３次元曲面グラフェンにおけるトポロジーの物性

三维弯曲石墨烯的拓扑物理性质

基本信息

批准号：
19J15245
负责人：
岡本拓也
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J15245/
关键词：
グラフェンディラック電子系原子層材料電子物性

项目摘要

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。

这项研究旨在探索3D表面石墨烯的新型物理特性，其中石墨烯是二维材料，将其制成三维表面。该材料由一个结构组成，在该结构中，石墨烯（一种二维材料）在三维网络中散布，并且具有独特的物理图像，其中dirac fermion在二维弯曲表面上遍布三维空间。今年，我们主要对去年实验结果进行了解释和考虑。其中，我们讨论了Dirac Point上巨大的负磁性效应，从强大的本地化的角度来看，这特别有趣。具体而言，当石墨烯膜随机面对时，我们将重点放在兰道水平上，而兰道水平的零模式揭示了巨大的负磁磁性效应的物理背景。此外，为了解释去年观察到的局部红外光反应，我们首先研究了近场光显微镜本身的特性。实验表明，在测量对象中观察到的光学活性现象的平面外部成分主要探测。考虑到这些结果，去年的近场光学显微镜的结果表明，热量在三维弯曲石墨烯的高曲率部分中有效定位，并且对应于使用高空间分辨测量值对拓扑独特的直接观察。此外，考虑到这一结果，我们已经达到了显示光热/热电转化率的依赖性的能力，该转化率源自三维拓扑效应。