二次元系に磁場を加えることによって現れる量子ホール状態では、電流は一次元的に試料端に沿って伝搬するエッジチャンネル中を流れる。このエッジチャンネルを利用して様々な量子伝導研究がなされている。エッジマグネトプラズモン(EMP)はエッジチャンネルにおける電荷の集団運動であり、EMPの散逸や伝搬特性を調べることはエッジチャンネルでより強固な量子効果を得るために重要である。本研究では、グラフェンにおけるEMPの分散および散逸を測定した[1]。

実験で用いた試料はSiCを熱分解することによって得られたグラフェンを円形に加工したものである。グラフェンに静電的に結合した高周波電極が2つ取り付けられており［図1(a)］、その1つに電圧パルスを印加することによりEMPを励起する。励起されたEMPはグラフェン中を周回し、もう一方の高周波電極を通して検出される。様々な周波数でのEMPの透過強度を測定することによって得られたEMPの分散関係は、電荷キャリア間の相互作用により非線形となることがわかった［図1(b)］。分散関係の傾きから求められる伝搬速度は1.7×10⁶ m/sであり、この値はEMPの飛行時間測定から得られた値[2]と一致している。この速度はフェルミ速度(10⁶ m/s)より速く、電荷は個々の電子によってではなく、集団運動であるEMPとして伝搬していることを示している。EMPの減衰時間はEMPがグラフェンを周回しながら減衰していく様子を時間の関数として測定することにより求められる［図1(c)］。減衰時間の周波数や温度依存性から、EMPの減衰はグラフェン中の局在状態との結合によるものであると同定された。また、得られた減衰時間は他の二次元系（GaAs/AlGaAsヘテロ構造など）での値より大きく、グラフェンはエッジチャンネルを用いた量子伝導測定やプラズモン応用に向けて有用な材料であることを示している。