東北大ら,ゼロ質量電子系に新規なスピンゆらぎを発見

東北大学と名古屋大学らの研究グループは,東京理科大学と共同で,未解明であった強く相互作用するゼロ質量電子系の特性を電子相関が強い有機分子性結晶に着目することで実験的に初めて検証した(ニュースリリース)。

そして,通常の金属では見られない電子スピンの新規なゆらぎを観測し,理論計算との比較から,これが自発的な質量獲得機構の一つであるエキシトン転移の前駆的なゆらぎであることを解明した。これは,ディラックコーンと呼ばれるバンド構造(電子のエネルギーと運動量の関係を規定するもの)に固有の新しい電子相関効果を発見したことを意味する。

近年,新たなエレクトロニクス材料として期待されているトポロジカル物質などでは,従来の半導体等とは異なり,その特性が 「質量ゼロの電子(ゼロ質量電子)」 によって説明されることが明らかになっている。

一方,このような電子系では質量がゼロであるという特性に起因する固有の量子論的効果が多数現れるため,基礎学理の観点からも大きく注目されている。

しかし,特にゼロ質量電子系における電子相関効果については未だ十分な検証がなされておらず,実験的な解明が待たれていた。

この発見は,従来,理論研究が先行していた「ゼロ質量電子系における電子相関効果」という重要課題に対して実験サイドからブレイクスルーをもたらすものであり,今後,ゼロ質量電子が示す新規な物性の開拓を加速し,また応用的にその特性を制御することを目指す新展開の基礎となると期待されるとしている。

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