新しいトポロジカルインシュレータ

October, 22, 2018, Würzburg--ドイツの物理学者が初めて､光と電気の励起が掛け合わされていっしょに流れる､他に存在しないトポロジカルインシュレータを作製した｡この成果は､Natureにレポートされた｡
　トポロジカルインシュレータは、非常に特殊な特性を持つ材料である｡その表面､あるいはエッジでのみ電気粒子､光粒子を伝導するが､その内部ではない｡この独特な振る舞いは､最終的には技術革新に行き着く｡これが､トポロジカルインシュレータが､何年も前から､世界中で精力的な研究テーマになっていた理由である｡
　ドイツ､ユリウス・マクシミリアン大学ヴュルツブルク(Julius-Maximilians-Universität Würzburg)の物理学者が､イスラエルのTechnion､シンガポールの南洋理工大学の研究者とともに､研究成果をNatureに発表した｡研究チームは､光と電気励起の両方で同時に動作するトポロジカルインシュレータを作製することに初めて成功｡これを｢励起子ポラリトントポロジカルインシュレータ｣と言う｡
　応用物理学JMUチェア､Sven Höfling教授によると､そのようなトポロジカルインシュレータには二重の利点がある｡｢それは電子交換システムとレーザアプリケーションの両方に使える｣｡以前に開発されたトポロジカルインシュレータは､電子か光子かどちらか一方をベースにしており､実装できるのがこれらのアプリケーションの一方のみである｡
　プロジェクトのリーダー､Dr. Sebastian Klembtによると､新しいトポロジカルインシュレータはマイクロチップ上に構築されており､基本的にGaAs半導体化合物で構成されている｡ハニカム構造となっていて､多くの微小ピラーでできており､各々が2µm径である｡
　このマイクロ構造をレーザ光で励起すると､光-物質粒子が内部に､もっぱらエッジに形成される｡その粒子は､エッジやコーナー周囲を比較的低損失で動く｡｢われわれは､粒子の伝搬方向を磁界で制御し､反転させることができる｣と同氏は説明している｡
　アプリケーション指向の大きさ(マイクロチップ)で動作する高度なシステムであり､そこで光を制御することができる｡通常､これを行うのは容易ではない｡純粋な光粒子は電荷を持たないので､電界､磁界で簡単にコントロールすることができないからである｡それに対して､新しいトポロジカルインシュレータは､いわば｢光をコーナー周囲に送る｣ことでこれができる｡
(詳細は､https://www.uni-wuerzburg.de)