2020 年度研究成果報告書

メゾスコピック一次元電子相関

研究課題

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研究課題/領域番号	15K05118
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	物性Ⅰ
研究機関	東北大学
研究代表者	泉田渉東北大学, 理学研究科, 助教 (20372287)
研究期間 (年度)	2015-04-01 – 2021-03-31
キーワード	ナノチューブ
研究成果の概要	カーボンナノチューブに代表されるメゾスコピック一次元物質の低エネルギー領域の電子状態を明らかにすることが本研究の目的であった。本研究に先立って応募者らが開発した有効一次元格子モデルを用いて、有限長ナノチューブに対する理論計算を実行した。これにより、一次元方向に閉じ込められた電子の量子準位の形成に対する谷自由度の役割を示すとともに、端付近にトポロジカルな状態が現れることを発見した。さらに、国際共同研究を展開し、超伝導相関のもとマヨラナ準粒子が現れることや、電子相関によりトポロジカルな端状態に局在したスピンが生じること及びスピン間の相互作用の詳細を明らかとした。
自由記述の分野	物性理論
研究成果の学術的意義や社会的意義	カーボンナノチューブの研究はこれまでも盛んになされていた。だが、量子伝導領域には、ナノチューブ表面が曲率を有することに起因した効果だけでなく、トポロジカルな状態が出現することや、超伝導相関、電子相関によって多彩な量子効果が現れることが、本研究によって初めて明らかにされた。本研究で明らかにされた効果は、量子コンピュータなどの次世代電子素子としての新機能を示すことにもなる。これらが、本研究成果の学術的意義・社会的意義として挙げられる。