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プレスリリース

量子磁性体でのトポロジカル準粒子の観測に成功 -トポロジカルに保護された磁性準粒子端状態の予言-

発表のポイント

  • 量子反強磁性体Ba2CuSi2O6Cl2においてトポロジカル磁気準粒子状態を観測した。
  • 本物質においてトポロジカルに保護された端状態が生じることを提案した。
  • 今後端状態の物性を実験的にとらえることができれば、省エネルギー情報伝達材料の高度化にもつながることが期待される。
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    概要

    東北大学多元物質科学研究所 那波和宏助教、佐藤卓教授、東京工業大学理学院 田中公彦大学院生(研究当時)、田中秀数教授、日本原子力研究開発機構 J-PARCセンター 中島健次研究主席らの研究グループは、化学式Ba2CuSi2O6Cl2で表される量子反強磁性体において、トリプロンと呼ばれる磁気準粒子がトポロジカルに非自明な状態を形成することを明らかにし、トポロジカルに保護された端状態の存在を提案しました。本物質はトポロジカル絶縁体の最も基礎的な電子模型であるSu-Schriffer-Heeger(SSH)模型を、磁気準粒子を用いて実現する初めての物質例です。本物質で実現する端状態の物性を実験的にとらえることができれば、将来的には省エネルギー情報伝達材料の高度化にもつながると期待されます。
    本研究成果は、2019年5月8日(日本時間18時)「Nature Communications」オンライン版に掲載されました。
    プレスリリース本文(PDF)

    press_20190510

    図1:Su-Schriffer-Heeger(SSH)模型の模式図。 上から順に、隣の原子への遷移確率が一様な場合、大小交互に並ぶ場合(トポロジカルな性質なし)、大小交互に並ぶ場合(トポロジカルな性質あり)。赤色は余った電子の波動関数の広がりを表す。

    論文情報:
    “Triplon band splitting and topologically protected edge states in the dimerized antiferromagnet”
    K. Nawa, K. Tanaka, N. Kurita, T. J. Sato, H. Sugiyama, H. Uekusa, S. OhiraKawamura, K. Nakajima, and H. Tanaka
    Nature Communications
    DOI: 10.1038/s41467-019-10091-6

    関連リンク:
    多元物質科学研究所 スピン量子物性研究分(佐藤卓研究室)
    東北大学
    東京工業大学
    国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
    J-PARC センター

    問い合わせ先

    (研究に関すること)
    東北大学 多元物質科学研究所
    助教 那波 和宏 (なわ かずひろ)
    Tel:022-217-5350
    E-mail:knawa*tohoku.ac.jp (*を@に置き換えてください)

    東北大学 多元物質科学研究所
    教授 佐藤 卓 (さとう たく)
    Tel:022-217-5348
    E-mail:taku*tohoku.ac.jp (*を@に置き換えてください)

    (報道に関すること)
    東北大学 多元物質科学研究所 広報情報室
    Tel:022-217-5198
    E-mail:press.tagen*grp.tohoku.ac.jp (*を@に置き換えてください)

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    Research Category