Frontiers in topological material science

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H03678
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Murakami Shuichi 東京工業大学, 理学院, 教授 (30282685)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平山 元昭 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, ユニットリーダー (70761005)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 物性理論 / トポロジカル絶縁体 / トポロジカル半金属 / 第一原理計算 / スピントロニクス / 表面状態

Outline of Final Research Achievements

We constructed fundamental theories of topological phases, such as the theory of crystal shapes of topological crystalline insulators, the theory of quantize corner charges of atomic insulators, and Morse-theory analysis of nodal lines in three dimensions. Furthermore, we proposed the electrides as a new stage of various topological phases. In addition, we proposed the phenomenon of current-induced magnetization in chiral topological insulators, and we proposed some candidate materials for this phenomenon.

Free Research Field

物性理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今回構築したトポロジカル相の基礎理論は、それぞれ広い範囲の系に適用できる汎用的なものである。特に非エルミート系でのブロッホ理論は、非エルミート系の基礎定理として認知されるようになり、非エルミート系の理論的理解を格段に進展させた。また電子化物などトポロジカル材料の提案は、今後実験への波及効果が期待できる。さらにトポロジカル相の結晶形状の研究は、結晶形状という観点をトポロジカル相に導入した初めての研究であり、今後研究の深化が期待できる。このように本研究によって電子系でのトポロジカル材料を広げ、その物性に関する理解が深まったと同時に、メタマテリアルなどへの応用も広がったといえる。