名古屋大学が約1ナノミリのカーボンナノチューブ1本からなる超微小アンテナを開発、Wi-Fiにも対応

名古屋大学は11月17日、大規模なデジタルデータを受信可能なカーボンナノチューブ1本からなる極微小アンテナの開発を発表した。ナノスケールでありながら、安定した高精度のデータ伝送を実現できる。なおカーボンナノチューブとは、六角形の炭素ネットワークが直径約1nm（10億分の1m）の円筒状になったもの。

これは、名古屋大学未来材料・システム研究所の大野雄高教授と豊田中央研究所の舟山啓太研究員らによる共同研究。IoTやAIの利用拡大により、様々な情報を同時に高精度で検知するために、1つのシステムに多数のセンサーを設置する必要が生じてきた。そのため、センサーの小型化が求められている。それがこの研究の背景となっている。

通常のアンテナは、拾った電磁波を電気的な信号に直接変換する。だが、受信したい電波の波長によってその大きさが決まるため、どうしても数ミリから数センチの大きさになる。それに対してこの超微小アンテナは、電磁波を機械的な振動に変え、それを電気信号に変換するというもの。高い機械強度と優れた電気特性を持つカーボンナノチューブを使うことで、ナノスケールにまで小型化が可能になった。

原理はこうだ。1本のカーボンナノチューブの一端を固定し、その先端からわずかに離れた場所に微小電極を配置する。ここに直流電圧をかけると、カーボンナノチューブの先端から微小電極に電子が飛び出して電流が流れる。そこに外部から信号（電磁波）が照射されると、カーボンナノチューブの中の電子に静電力が働き、信号に合わせてカーボンナノチューブが振動する。カーボンナノチューブと微小電極との間に流れる電流の大きさは、その距離によって変化するので、カーボンナノチューブが振動することで電流も増減する。これを信号として受け取る。

アンテナが非常に小さく、信号から受け取るエネルギーも小さいためにノイズを受けやすいが、符号誤り訂正などのデジタル通信技術を組み合わせば、通信速度は現在主流のWi-Fi環境（80MHzの帯域幅）にも対応でき、通信速度は70Mbpsという十分な性能を発揮する。そのため、画像データやビデオ通話のような大容量データ通信への応用の可能性もあるという。また、さまざまな信号検出にも応用が可能で、生体内や大気中の情報などを直接検出できる可能性も秘めていると、同研究グループは話している。