| 研究課題/領域番号 |
22KJ1278
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| 補助金の研究課題番号 |
21J22264 (2021-2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2021-2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
田中 悠太朗 東京工業大学, 理学院, 特別研究員(PD)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | トポロジカル相 / 高次トポロジカル相 / トポロジカル結晶絶縁体 / 高次トポロジカル絶縁体 / 結晶形状 / 表面エネルギー / 結晶対称性 / トポロジカル絶縁体 / 結晶平衡形 / トポロジカル相転移 / 高次ワイル半金属 / 平衡結晶形 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
トポロジカル絶縁体の結晶成長過程において、その境界状態が界面のダイナミクスへ影響を与えることが期待できる。本研究では、トポロジカルな境界状態がどのように結晶成長に影響を与えるのかを明らかにし、トポロジカル物性に基づく新奇な結晶成長とパターン形成の探索を行う。表面状態を持つ通常のトポロジカル絶縁体だけではなく、多面体の辺や角に局在した状態をもつ高次トポロジカル絶縁体にも本研究では注目し、このような様々なタイプの境界状態により、その出現位置や対称性に起因して、多様なタイプのパターン形成が誘起されると予想される。
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| 研究実績の概要 |
(1)最終年度に実施した研究の成果
鏡映対称性に保護されたトポロジカル結晶絶縁体の持つ表面状態や空間反転対称性に保護された高次トポロジカル絶縁体の持つ境界状態が、平衡状態で最も安定な結晶形状である結晶平衡形に与える影響についての研究を行なった。それにより、トポロジカル結晶絶縁体や高次トポロジカル絶縁体の持つ境界状態が、その出現位置に依存して表面エネルギーの異方性に寄与し、それによって、結晶平衡形に影響を与えることがわかった。この研究により、トポロジカル相の観点から結晶の形態形成についての理解をより深めることができたと考えている。
また、非エルミート系において周期的境界条件と開放境界条件でエネルギースペクトルが全く異なるものになるという非エルミート表皮効果に関する研究も行なった。非共型な結晶対称性に基づく解析から、非エルミート表皮効果が自動的に出現してしまう条件を発見した。この知見は、結晶対称性を用いた非エルミート系のバンド構造の制御につながると期待される。
(2)研究期間全体を通じて実施した研究成果
研究期間全体を通じて、結晶対称性に保護された様々なトポロジカル相に起因した新奇物性現象の発見とその解明を行うことができた。特に、今まで知られていなかったトポロジカル相と結晶形状の関係を明らかにできたことは、トポロジカル相の研究分野だけではなく、それ以外の研究分野にも影響力のある成果であり、トポロジカル相と対称性を用いた結晶形状の制御といった今後のさらなる展開も期待できると考えている。それ以外にも、結晶対称性に保護されたバルク・ヒンジ対応、結晶対称性に起因する非エルミート表皮効果、全ての層群における2次元トポロジカル相転移など、様々なトポロジカル物性に起因する新奇物性の開拓を行うことができた。
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