2019 年度研究成果報告書

３次元曲面ネットワーク物質における電子物性の理論

研究課題

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研究課題/領域番号	17K05496
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	大阪大学
研究代表者	越野幹人大阪大学, 理学研究科, 教授 (60361797)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	グラフェン / ２次元物質 / 量子ホール効果
研究成果の概要	グラフェンが作る多種多様な幾何学構造を舞台として、電子状態、磁場中効果、フォノン物性に関する幅広い理論研究を行った。グラフェンが曲面となり周期的につながった３次元グラフェンにおいては、磁場中に現れる特殊な１次元チャネルによって３次元量子ホール効果が生じることを明らかにした。またグラフェンが積層したねじれ２層グラフェンにおいては、モアレ効果による特殊な電子状態、フォノン状態を記述する理論を構築するとともに、３０度グラフェンにおける準結晶効果を理論・実験の両面から明らかにした。
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	究極に薄い２次元物質であるグラフェンは、面と面をつなぎ合わせることで様々な幾何学構造を実現でき、その構造に依存して全く異なる性質を呈する。この研究ではグラフェンが作る様々な形の物質に着目し、その物理的性質を理論的に調べた。グラフェンが曲面となって空間を埋め尽くす３次元グラフェンでは、曲面のトポロジーによって全く異なる電気伝導特性を示すことを見出した。またグラフェン同士を回転させて重ねたねじれ積層グラフェンでは、モアレ干渉効果によって、もとのグラフェンとは全く異なる電子状態や格子振動が生じることを明らかにした。これらの研究は未来の物質科学とナノテクノロジーの基礎になることが期待される。