関西学院大学理工学部の若林克法教授とFeng Liu博士(JSPS外国人特別研究員), 英国Exeter大学のHai-Yao Deng博士(Associate Research Fellow)は、高次のトポロジカル状態における、新しい電子伝導の制御機構を提案いたしました。高次のトポロジカル状態をもつ物質では、エッジに沿って電流が散逸をせずに完全に伝導する機構があるだけでなく、その逆の極限である、電子をコーナーに強く局在させる機構も併存させることが可能であることを、提案いたしました。また、今回の提案では、スピン軌道相互作用を必要としないため、従来のトポロジカル物質とは異なった、新しいトポロジカル物質を設計する指針も与えています。

この研究成果は3月1日に物理学で最も権威のある学術誌「Physical Review Letters」に掲載されます。本研究は一部、文部科学省科学研究費補助金の援助を受けています。

【ポイント】

• 高次のトポロジカル状態において、エッジに沿って電流が散逸をせずに完全に伝導する機構があるだけでなく、その逆の極限である、電子をコーナーに強く局在させる機構も併存させることが可能であることを見出しました。
• スピン軌道相互作用を導入せずに、高次のトポロジカル状態を実現する理論的な枠組みを提示しました。
• 散乱を受けにくい電流が表面やエッジで流れるため、超低消費電力の光・電子デバイスや量子計算素子への応用が期待されます。また、コーナー状態を利用することで、光や電子を空間的に閉じ込める量子ドットや光共振器を設計することが可能になります。

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