有機物質で初めてのトポロジカル絶縁体を発見―外場制御の容易な新しい有機エレクトロニクス材料の開拓へ―
東京大学物性研究所附属国際超強磁場科学研究施設の野本哲也特任研究員、今城周作特任助教、小濱芳允准教授らは、大阪大学大学院理学研究科の圷広樹准教授、中澤康浩教授との共同研究により、二次元有機伝導体においてトポロジカル絶縁体状態が実現していることを実験的に明らかにしました。
トポロジカル絶縁体は表面が金属、内部が絶縁体という特殊な伝導性を持つ物質であり、量子コンピュータや超省電力デバイスへの応用が期待されています。特に、安価で柔軟性のある有機物質を用いた「有機トポロジカル絶縁体」は、トポロジカル材料の実用化に向けた重要な課題として世界的に探索が行われています。理論研究では様々な化合物が有機トポロジカル絶縁体の候補物質として提案されてきましたが、実験的に確かめられた例はこれまで存在せず、長い間実現は困難であると考えられてきました。
研究グループは、有力な候補物質の一つである有機伝導体α-(BETS)2I3の輸送特性を詳細に調査することで、本物質が絶縁体表面に金属状態が存在するトポロジカル絶縁体であることを示しました。これは現実の物質で有機トポロジカル絶縁体が実証された初めての例になります。また本物質では、通常のトポロジカル絶縁体では観測されない負の磁気抵抗効果や巨大非線形伝導などのユニークな物性を示すことも明らかになり、外場制御が容易な機能性材料として高い応用可能性があることも分かりました。今回の発見を元に、有機物質をベースにした新しいトポロジカル材料開発への展開が期待されます。
本成果は英国科学誌のNature Communicationsにおいて、2023年4月20日（現地時間）にオンライン掲載されました。
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〈共同リリース機関HP〉
本件に関する問い合わせ先
大阪大学大学院理学研究科化学専攻
教授 中澤 康浩（なかざわ やすひろ）
TEL: 06-6850-5396 FAX: 06-6850-6797
E-mail: nakazawa@chem.sci.osaka-u.ac.jp