« 「肥満になると血圧が上がる」メカニズムを解明 ~メタボリックシンドロームの発症機序明らかに~ | トップページ | T細胞の改変で末期の白血病患者が全快、米研究 »

2011年8月18日 (木)

質量ゼロのディラック電子に自在に重さを与える事に成功

質量ゼロのディラック電子に自在に重さを
与える事に成功
-トポロジカル絶縁体を用いた革新的
デバイス開発へ突破口-

平成23年8月15日
東北大学 大学院理学研究科
東北大学 原子分子材料科学高等研究機構
大阪大学 産業科学研究所
科学技術振興機構(JST)

詳細は、リンクを参照して下さい。

---------------------------------------
<概要>
 東北大学大学院理学研究科の佐藤宇史
准教授、大阪大学産業科学研究所の
瀬川耕司准教授と安藤陽一教授、および
東北大学原子分子材料科学高等研究機構の
高橋隆教授らのグループは、次世代の
スピントロニクス注1)デバイスを担う
画期的な新材料として注目されている
「トポロジカル絶縁体」における
質量ゼロのディラック電子注2)に、
全く新しいメカニズムで質量を持たせる事
に成功しました。

 今回の成果により、新機能を持つ
次世代省エネデバイスの開発や
量子コンピュータ注3)の研究が大きく
進展するものと期待されます。


<研究の内容>
 今回、東北大学と大阪大学の共同研究
グループは、昨年同グループが発見した
新型のトポロジカル絶縁体であるTlBiSe2
(Tl:タリウム、Bi:ビスマス、
Se:セレン)と、通常の絶縁体である
TlBiS2 (S:硫黄)を均一に混ぜ合わせた
TlBi(S1-xSex)2(図2)という物質の
高品質大型単結晶の育成に成功しました。

 そして、JST CRESTの一環として
東北大学で開発した世界最高水準の分解能
を持つ光電子分光装置(図3)を用いて、
外部光電効果注9)を利用した
角度分解光電子分光注10)という手法
により、TlBi(S1-xSex)2から電子を直接
引き出して(図4)、そのエネルギー状態
を高精度で調べました。

 実験の結果、TlBiSe2(x = 1.0)
において質量がゼロだった結晶表面の
ディラック電子が、セレン原子の一部を
非磁性元素である硫黄原子で置換するだけ
で質量を獲得する(図5)事を初めて
明らかにしました。

 さらに、硫黄の組成比の調整によって
質量を自在にコントロールできる事も
わかりました。

 この結果は、時間反転対称性を破ら
なくてもディラック電子が質量を持つ事を
世界で初めて示したものであり、これまで
の常識を大きく覆すものです。

 また今回の結果は、宇宙創成期において
自発的対称性の破れ注11)によって
素粒子が質量を獲得した「ヒッグス機構」
が、素粒子の世界だけでなく物質内部にも
存在している可能性を示す初めての
実験結果です。
---------------------------------------

難しい。難しすぎる。

>今回の成果により、新機能を持つ
>次世代省エネデバイスの開発や
>量子コンピュータ注3)の研究が大きく
>進展するものと期待されます。
期待しましょう。

>時間反転対称性を破らなくても
>ディラック電子が質量を持つ事を
>世界で初めて示したものであり、
>これまでの常識を大きく覆すものです。
>また今回の結果は、宇宙創成期において
>自発的対称性の破れ注11)によって
>素粒子が質量を獲得した
>「ヒッグス機構」が、素粒子の世界
>だけでなく物質内部にも存在している
>可能性を示す初めての実験結果です。
と言ってます。

世界で初めてというのが良いですね。

|

« 「肥満になると血圧が上がる」メカニズムを解明 ~メタボリックシンドロームの発症機序明らかに~ | トップページ | T細胞の改変で末期の白血病患者が全快、米研究 »

科学関連ニュース」カテゴリの記事

コメント

コメントを書く



(ウェブ上には掲載しません)


コメントは記事投稿者が公開するまで表示されません。



トラックバック

この記事のトラックバックURL:
http://app.cocolog-nifty.com/t/trackback/210730/52505943

この記事へのトラックバック一覧です: 質量ゼロのディラック電子に自在に重さを与える事に成功:

« 「肥満になると血圧が上がる」メカニズムを解明 ~メタボリックシンドロームの発症機序明らかに~ | トップページ | T細胞の改変で末期の白血病患者が全快、米研究 »