グラフェン：何ができないというのでしょう？ハニカム状の結晶格子に詰まった炭素原子の原子厚さのシートは、ゼロギャップ半導体、バイオデバイス、トランジスタとして機能します。そして今、この物質の原子厚さのシートを巻くだけで、質量を生み出すことができるかもしれません。
グラフェンは、数々の面白い特性を持つ、奇抜な素材の一つです。優れた導体、非常に不透明、並外れた強度、超高速トランジスタの作製、そして優れた抗菌コーティングなど、実に様々な特性を備えています。サウジアラビア理論物理学センターの新たな研究によると、グラフェンは質量を生み出す能力も持っていることが示唆されています。どのように？それは相対論的物理学によるものです。
正直に警告します。ここから非常に技術的な話になります。
グラフェンの電気的特性は、この材料のシートを巻くことで「調整」することができ、電子が巻かれた構造内を光速、つまり毎秒3×10メートルで移動するようにすることができます。この極薄シートを適切な長さに巻くと、グラフェン中を移動する電子の挙動は、量子力学の波動方程式だけでなく、理論的にはこれらの微小な荷電粒子の質量を考慮しない相対論的物理学の法則にも従うようになります。これにより、自宅の裏庭に高エネルギー粒子加速器を持つ物理学者だけでなく、炭素と電気さえあれば、あらゆる実験室で実際に質量を作り出す実験が可能になります。
グラフェンは一体どのようにして質量を生み出すのでしょうか？ある素粒子物理学モデルによれば、質量は宇宙が余剰次元を持つことから生じると考えられています。そして、グラフェンの超物質シートを巻き上げると、電子が通過する一次元のチューブが実質的に形成されます。つまり、これらのグラフェンチューブを通過する素粒子の構造は変化する可能性があるということです。
生成される質量の種類についてはまだ議論の余地があるものの（これらのチューブを通過するレプトン（電子、ミューオン、ニュートリノなど）の構造が変化し、何もないところから何かが生成されるのではなく、質量が生成される可能性が高い）、この論文では、これらの結果を物理学の研究室で検証できることが示されている。
グラフェンは相対論物理学の力を活用し、電子機器に革命をもたらすのでしょうか？それとも、グラフェンの極小チューブの応用は、このアイデアの背後にある理論物理学と同じくらい理解しにくいものになるのでしょうか？ぜひコメント欄でご意見をお聞かせください！
[arXiv.org via Technology Review / 写真: Argonne National Laboratory on Flickr; Creative Commons ライセンスに基づいて使用]
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