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質量がゼロの電子がしめす新規なスピンのゆらぎを発見-電子が自発的に質量を獲得する新現象の解明に期待-

発表のポイント

  • 質量がゼロの固体中電子の間にはたらく強い電気的な相互反発(電子相関)の効果の全容解明は固体物理学における未解決な課題の一つ。
  • この質量ゼロの電子に特有の電子相関と量子効果が組み合わさることで、自発的な質量獲得機構のひとつであるエキシトン転移の前駆的なスピンゆらぎが発達することを世界で初めて解明。
  • 質量ゼロの電子が登場する広範な物質群において新たな電子相関効果の探索を加速し、ゼロ質量電子の質量獲得機構に関わる新しい学理の構築につながると期待。

概要

 東北大学金属材料研究所の平田倫啓 助教、東京大学大学院工学系研究科の石川恭平 大学院生、宮川和也 助教、鹿野田一司 教授、名古屋大学大学院理学研究科の松野元樹 大学院生、小林晃人 准教授らの研究グループは、東京理科大学の田村雅史 教授、フランス国立科学研究センターのClaude Berthier 主任研究員(グルノーブルアルペン大学 教授兼任)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ました。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ました。これは、ディラックコーンと呼ばれるバンド構造に固有の新しい電子相関効果を発見した事を意味します。
 本研究成果は、2017年12月15日発行の米科学雑誌 『Science』 に掲載されました。

論文情報
雑誌名:Science(平成29年12月15日)
論文タイトル:Anomalous spin correlations and excitonic instability of interacting 2D Weyl fermions
著者:M. Hirata*, K. Ishikawa, G. Matsuno, A. Kobayashi, K. Miyagawa, M. Tamura, C. Berthier, K. Kanoda*
DOI番号:10.1126/science.aan5351
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図:ディラックコーンにおける電子相関効果

詳細(プレスリリース本文)PDF

問い合わせ先

【研究に関すること】
東北大学金属材料研究所
助教 平田倫啓
TEL:022-215-2017
E-mail:michihiro_hirata*imr.tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)

【報道に関すること】
金属材料研究所情報企画室広報班
TEL:022-215-2144
E-mail:pro-adm*imr.tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)

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