Research

1. 低次元物質とは 

私たちは、電子の運動が1次元または2次元に強く制限された低次元物質に注目しています。無機物・有機物を含むさまざまな低次元物質を作製し、そこで現れる新しい量子現象を研究しています。 

2. 低次元物質で現れる量子現象

超伝導

電気抵抗がゼロになり、磁束が量子化されるなど、巨視的なスケールで量子力学的な性質が現れる現象です。超伝導体に侵入した磁束は量子化された「磁束量子（ボルテックス）」として存在し、互いに相互作用しながら、固体・液体・液晶など、さまざまな集団状態を形成します。

電荷密度波・スピン密度波（CDW・SDW）

電子の電荷やスピンが周期的に変化する集団状態です。低次元物質では、このような秩序が外部電場などによって一体となって移動するスライディングが起こります。さらに、リングやメビウス構造などのトポロジカル結晶では、低次元性と周期境界条件が組み合わさることで、通常の結晶とは異なる量子秩序やトポロジカルな状態が現れることが期待されます。

朝永–ラッティンジャー液体

1次元では電子の運動が強く制限されるため、電子間の相互作用が非常に重要になります。その結果、3次元の金属のような独立した電子の描像ではなく、電子が集団として振る舞う特有の量子状態が現れます。これが朝永–ラッティンジャー液体です。1次元では、電子間の相互作用によって量子揺らぎが強く、通常の意味での長距離秩序が形成されにくいことも特徴です。

量子ホール効果

2次元電子系に強い磁場を加えると、電気伝導が量子化される量子ホール効果が現れます。これは、電子の運動が2次元に制限されることと、電子状態のトポロジーが深く関係した代表的な量子現象です。

トポロジカル量子現象

物質の実空間や運動量空間（k空間）のトポロジーを制御することで、通常の物質とは異なる新しい量子状態や輸送現象が現れます。特に低次元物質では、次元性・相互作用・トポロジーが組み合わさることで、トポロジカル欠陥や分数量子状態など、さらに新しい量子現象が期待されます。

このような低次元物質に現れる多様な量子現象を、私たちは実験的に探索しています。 

3. 最近の最新研究

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