メビウス結晶などの幾何学的構造特異性を持つ系における新規量子現象の探索

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典型的な電荷密度波物質である三セレン化ニオブ(NbSe_3)のリング結晶を用いて、電荷密度波のダイナミクスにおけるトポロジー依存性を測定した。電荷密度波物質は、低電場では強誘電体のように振舞うため、交流伝導度測定が有効な測定方法である。閉じたリングの状態と、収束イオンビームを用いて切断したリングの状態で、電荷密度波ダイナミクスがどのように変化するかを測定した。その結果、閉じたリングのピン止めポテンシャルが、切ったリングより小さくなっていることがわかった。この原因として、リング内部に電荷密度波環流が存在している可能性を提案した。この結果はPhysical Review B v 73,p165118(2006)に発表した。NbSe_3リング結晶の発見以降これまでに発見されたトポロジカル結晶は、リング、メビウスの帯、8の字(2πひねりリング)の3種類だった。本研究では、リング結晶の収率がよい三セレン化タンタル(TaSe_3)を用いて更なる新しいトポロジー的構造を持つ物質を探索した。その結果、リングとリングが絡み合った結晶を発見した。この構造は、数学ではHopfリンクと呼ばれ、最も基本的な絡み目である。この発見は、トポロジカル結晶を含む新しい結晶学を構築する上で、重要な位置を占めると考えられる。この研究結果は、Journal of Crystal Growth v 297,p157-160(2006)に発表した。