３次元曲面グラフェンにおけるトポロジーの物性

本研究では、2次元材料のグラフェンが3次元曲面化された3次元曲面グラフェンの新規物性を探求することを目的とする。この材料は、2次元材料であるグラフェンが3次元ネットワーク状に張り巡らされた構造で構成されており、Dirac fermionが3次元空間に広がった2次元曲面上で動き回るという、ユニークな物理描像を有する。本年度においては、昨年度の実験結果の解釈並びに考察を主に行った。中でも興味深いDirac pointでの巨大負の磁気抵抗効果に関して、強局在の観点から議論を行った。具体的には、グラフェン膜がランダムに向いている際の不均一磁場中Landau準位と、Landau準位のゼロモードに着目し、巨大負の磁気抵抗効果の物理的背景を明らかにした。また、昨年度に観測した局所赤外光応答を解釈するために、一旦近接場光顕微鏡自体の性質を調査した。実験では、計測対象が有する光学活性現象の面外成分を支配的にプローブしていることが実証された。この結果を考慮すると、昨年度の近接場光学顕微鏡の結果は3次元曲面グラフェンの高曲率部分に熱が効率良く局在していることを示していると帰結され、トポロジー由来特有の現象を高い空間分解計測で直接観測したことに対応する。更にこの結果を踏まえ、3次元トポロジー効果に由来する光熱/熱電変換の依存性を示すことをも達成した。

本研究では、2次元材料のグラフェンが3次元曲面化された3次元曲面グラフェンの新規物性を探求することを目的とする。この材料は、2次元材料であるグラフェンが3次元ネットワーク状に張り巡らされた構造で構成されており、Dirac fermionが3次元空間に広がった2次元曲面上で動き回るという、ユニークな物理描像を有する。本年度においては、昨年度の実験結果の解釈並びに考察を主に行った。中でも興味深いDirac pointでの巨大負の磁気抵抗効果に関して、強局在の観点から議論を行った。具体的には、グラフェン膜がランダムに向いている際の不均一磁場中Landau準位と、Landau準位のゼロモードに着目し、巨大負の磁気抵抗効果の物理的背景を明らかにした。また、昨年度に観測した局所赤外光応答を解釈するために、一旦近接場光顕微鏡自体の性質を調査した。実験では、計測対象が有する光学活性現象の面外成分を支配的にプローブしていることが実証された。この結果を考慮すると、昨年度の近接場光学顕微鏡の結果は3次元曲面グラフェンの高曲率部分に熱が効率良く局在していることを示していると帰結され、トポロジー由来特有の現象を高い空間分解計測で直接観測したことに対応する。更にこの結果を踏まえ、3次元トポロジー効果に由来する光熱/熱電変換の依存性を示すことをも達成した。