有機ディラック半金属を用いた量子異常に起因するカイラル磁気効果開拓

グラフェンの発見以来、ディラック半金属およびワイル半金属の物性研究が精力的に行われている。最近、本研究グループは、電子相関によりカイラル対称性が破れた3次元有機ディラック半金属を発見した。カイラル対称性が破れた3次元ディラック/ワイル半金属に対する興味の1つは、量子異常に起因したカイラル磁気効果などの散逸を伴わない新奇の輸送現象が現れることにある。既に無機物質において幾つかの実験報告例がある。しかし、有機ディラック半金属は無機物質系と異なり、質量ギャップを伴わないでカイラル対称性が破れているため、新奇のカイラル磁気効果が大いに期待される。本研究では、質量ゼロの有機ディラック半金属を題材に量子異常に起因するカイラル磁気効果を開拓することを目的にした。具体的には、電場Eと磁場Bの方向とそれらの強度をパラメーターにカイラル磁気効果の特徴である負の磁気抵抗効果等の散逸を伴わない輸送特性を見出すことである。以下が、グループメンバーそれぞれが担当した研究概要である。田嶋（研究代表者）：有機導体a-(BEDT-TTF)2I3が高圧力下・低温で3次元ディラック半金属であることを実験的に明らかにした。次に、この物質を題材に、カイラル磁気効果の特徴である負の磁気抵抗効果、さらにはプレーナーホール効果の観測に成功し、量子異常を見出すことに成功した。川椙（研究分担者）：有機導体a-(BEDT-TTF)2I3の純良試料を作成した。森成（研究分担者）：有機導体a-(BEDT-TTF)2I3が高圧力下・低温で3次元ディラック半金属であることを理論的に明らかにした。有機3次元ディラック半金属を対象に、量子異常に起因したカイラル磁気効果の理論を構築し、田嶋の実験結果を理論的に解釈した。

グラフェンの発見以来、ディラック半金属およびワイル半金属の物性研究が精力的に行われている。最近、本研究グループは、電子相関によりカイラル対称性が破れた3次元有機ディラック半金属を発見した。カイラル対称性が破れた3次元ディラック/ワイル半金属に対する興味の1つは、量子異常に起因したカイラル磁気効果などの散逸を伴わない新奇の輸送現象が現れることにある。既に無機物質において幾つかの実験報告例がある。しかし、有機ディラック半金属は無機物質系と異なり、質量ギャップを伴わないでカイラル対称性が破れているため、新奇のカイラル磁気効果が大いに期待される。本研究では、質量ゼロの有機ディラック半金属を題材に量子異常に起因するカイラル磁気効果を開拓することを目的にした。具体的には、電場Eと磁場Bの方向とそれらの強度をパラメーターにカイラル磁気効果の特徴である負の磁気抵抗効果等の散逸を伴わない輸送特性を見出すことである。以下が、グループメンバーそれぞれが担当した研究概要である。田嶋（研究代表者）：有機導体a-(BEDT-TTF)2I3が高圧力下・低温で3次元ディラック半金属であることを実験的に明らかにした。次に、この物質を題材に、カイラル磁気効果の特徴である負の磁気抵抗効果、さらにはプレーナーホール効果の観測に成功し、量子異常を見出すことに成功した。川椙（研究分担者）：有機導体a-(BEDT-TTF)2I3の純良試料を作成した。森成（研究分担者）：有機導体a-(BEDT-TTF)2I3が高圧力下・低温で3次元ディラック半金属であることを理論的に明らかにした。有機3次元ディラック半金属を対象に、量子異常に起因したカイラル磁気効果の理論を構築し、田嶋の実験結果を理論的に解釈した。