韓国科学技術院(KAIST)と浦項工科大学校(POSTECH)の共同研究チームが、高密度の垂直ナノレーザーを作製できる画期的な3Dプリンティング技術を開発した。ACS Nanoに掲載されたこの研究は、半導体チップ上にペロブスカイトナノ構造を正確かつオンデマンドで配置できる「超微細電気流体力学的」プリンティング手法を紹介している。この進歩により、従来の水平レーザー構造における空間的・効率的な制約が解決され、高速光コンピューティングや量子暗号通信への拡張可能な道筋が提供されることが期待されている。
この技術的マイルストーンの核心は、アトリットルスケール(10⁻¹⁸ L)の液滴制御システムを使用して、人間の髪の毛よりもはるかに細い自立型の柱状ナノ構造をプリントできることにある。特殊な形状に対して複雑でコスト高になりがちな従来のリソグラフィーとは異なり、この積層造形アプローチはプリンティングと気相結晶化制御を組み合わせている。これにより、極めて滑らかな表面を持つほぼ単結晶のペロブスカイト構造が得られ、2.98 μJ cm⁻²という著しく低い閾値で高性能な二光子励起ファブリ・ペローモードレージングが可能となる。
光コンピューティングを超えて、研究チームはハードウェアベースのセキュリティにおける独自の応用を実証した。プリンティングプロセス中に垂直ナノワイヤーの高さを精密に調整することで、研究者らはレーザーの発光色とモード間隔を調整できた。この機能により、肉眼では見えず、特殊な光学機器でのみ検証可能な多層偽造防止ラベルやセキュリティパターンの作成が可能となった。
キム・ジテ教授(KAIST)とノ・ジュンソク教授(POSTECH)が率いるこのプロジェクトは、量子分野における「ハードウェアを意識した」製造への転換を強調している。これらの高効率光源を、削り取りやエッチングなどの除去プロセスなしに既存の半導体チップ上に直接統合できることは、安全な量子相互接続や次世代拡張現実ディスプレイに不可欠な微細光回路を開発するための、よりシンプルで柔軟な手法を提供する。
2026年1月10日
