東北大など、普通の金属にトポロジカルな性質を付与することに成功 次世代省エネデバイスの研究が進展するらしい
1 ： Mogtan ★＠＼(^o^)／[sageteoff] ：2015/03/17(火) 00:21:24.46 ID:???.net
掲載日：2015年3月16日
http://news.mynavi.jp/news/2015/03/16/044/
東北大学と大阪大学の研究グループは、従来の物質とは全く異なる新しい状態をもつトポロジカル絶縁体と普通の金属を接合させることによって、普通の金属にトポロジカルな性質を付与する「トポロジカル近接効果」という新しい現象を発見し、質量のない高速のディラック電子をトポロジカル絶縁体の外に取り出すことに
成功したと発表した。
同研究グループは、東北大学大学院理学研究科の佐藤宇史准教授、同原子分子材料科学高等研究機構の高橋隆教授、大阪大学産業科学研究所の小口多美夫教授、および同研究所の安藤陽一教授らが参加。同成果は、次世代省エネルギー電子機器を支えるスピントロ二クス材料技術とその産業化に大きく貢献することが期待される。
今回の開発で、東北大学と大阪大学の共同研究グループは、2010年に同グループが発見したTlBiSe2(Tl:タリウム、Bi:ビスマス、Se:セレン)というトポロジカル絶縁体の上に、2原子層のBi超薄膜を接合し、スピン分解光電子分光という手法を用いて、ディラック錐とBi超薄膜のエネルギー状態を高精度で調べた。その結果、Bi超薄膜によってディラック錐のエネルギー状態が劇的な影響を受け、もともとトポロジカル絶縁体の表面に局在していたディラック電子がBi側に移動する「トポロジカル近接効果」が起こっていることを初めて突き止めました。
今回の発見は、「トポロジカル絶縁体のディラック電子は表面に束縛されて結晶外に取り出せない」というこれまでの常識を覆すとともに、「トポロジカル表面状態を実空間で操作する」という、全く新しい概念を提案するもの。
今後、トポロジカル近接効果を積極的に活用する事で、例えば、ありふれた金属にトポロジカルな性質を意図的に付加して、スピントロニクス素子の性能を格段に向上するといった応用が期待される。また、今回の成果を基にさまざまなトポロジカル物質の開発が進めば、トポロジカル絶縁体を利用した次世代省エネデバイスの実現に向けての研究が大きく進展すると期待される。
なお、同成果は、英国科学雑誌「Nature Communications(ネイチャーコミュニケーションズ)」オンライン版で
公開されている。
<参照>
普通の金属にトポロジカルな性質を付与することに成功 | AIMR
http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/jp/news/press/2015/20150313_000544.html
Topological proximity effect in a topological insulator hybrid : Nature Communications : Nature Publishing Group
http://www.nature.com/ncomms/2015/150312/ncomms7547/full/ncomms7547.html
掲載日：2015年3月16日
http://news.mynavi.jp/news/2015/03/16/044/
東北大学と大阪大学の研究グループは、従来の物質とは全く異なる新しい状態をもつトポロジカル絶縁体と普通の金属を接合させることによって、普通の金属にトポロジカルな性質を付与する「トポロジカル近接効果」という新しい現象を発見し、質量のない高速のディラック電子をトポロジカル絶縁体の外に取り出すことに
成功したと発表した。
同研究グループは、東北大学大学院理学研究科の佐藤宇史准教授、同原子分子材料科学高等研究機構の高橋隆教授、大阪大学産業科学研究所の小口多美夫教授、および同研究所の安藤陽一教授らが参加。同成果は、次世代省エネルギー電子機器を支えるスピントロ二クス材料技術とその産業化に大きく貢献することが期待される。
今回の開発で、東北大学と大阪大学の共同研究グループは、2010年に同グループが発見したTlBiSe2(Tl:タリウム、Bi:ビスマス、Se:セレン)というトポロジカル絶縁体の上に、2原子層のBi超薄膜を接合し、スピン分解光電子分光という手法を用いて、ディラック錐とBi超薄膜のエネルギー状態を高精度で調べた。その結果、Bi超薄膜によってディラック錐のエネルギー状態が劇的な影響を受け、もともとトポロジカル絶縁体の表面に局在していたディラック電子がBi側に移動する「トポロジカル近接効果」が起こっていることを初めて突き止めました。
今回の発見は、「トポロジカル絶縁体のディラック電子は表面に束縛されて結晶外に取り出せない」というこれまでの常識を覆すとともに、「トポロジカル表面状態を実空間で操作する」という、全く新しい概念を提案するもの。
今後、トポロジカル近接効果を積極的に活用する事で、例えば、ありふれた金属にトポロジカルな性質を意図的に付加して、スピントロニクス素子の性能を格段に向上するといった応用が期待される。また、今回の成果を基にさまざまなトポロジカル物質の開発が進めば、トポロジカル絶縁体を利用した次世代省エネデバイスの実現に向けての研究が大きく進展すると期待される。
なお、同成果は、英国科学雑誌「Nature Communications(ネイチャーコミュニケーションズ)」オンライン版で
公開されている。
<参照>
普通の金属にトポロジカルな性質を付与することに成功 | AIMR
http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/jp/news/press/2015/20150313_000544.html
Topological proximity effect in a topological insulator hybrid : Nature Communications : Nature Publishing Group
http://www.nature.com/ncomms/2015/150312/ncomms7547/full/ncomms7547.html
転載元スレッド：http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1426519284/
【材料物性】東北大など、普通の金属にトポロジカルな性質を付与することに成功
【材料物性】東北大など、普通の金属にトポロジカルな性質を付与することに成功
2 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 00:23:38.49 ID:nN7r1nWh.net
またノーベル賞かよ
3 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 00:28:05.92 ID:43GUz5HL.net
まーた隣の人が悔しがるだろうな
1000年無理にダよ
4 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 00:34:54.62 ID:UIzxzZsQ.net
俺も今の日本代表に欠けているのはトポロジカルさだと思っていた
5 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／[sage] ：2015/03/17(火) 00:34:59.14 ID:LFRC8l4m.net
なるほどわからん
（´・ω・）ﾉ
6 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 00:40:39.14 ID:b6NIxHWh.net
ここが日本が成功した製品を為替操作で安く売って市場を一時的に取った気になっていた成り上がりと、基礎からきちんと自前で技術開発できる国の差だね。
日本人は学習した。
もう二度と中韓だけには技術移転しない。
7 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 00:41:29.55 ID:OFNYwF/5.net
久々に本気でわからん
8 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 00:42:47.42 ID:SKlL1kcf.net
なん？
9 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 00:51:57.12 ID:rC2sRl2v.net
わからん
10 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／[sage] ：2015/03/17(火) 01:02:33.96 ID:X6GiQI2y.net
量子コンピュータの回路設計と加工がしやすくなりそうだけど。
ディラック電子に質量を自在にもたせたりとか、トポロジカル絶縁体絡みは面白そうね。
11 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 01:09:58.23 ID:eK10watg.net
コンデンサが変わるのか？
半導体が変わるのか？
12 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／[sage] ：2015/03/17(火) 01:11:08.57 ID:2Vs+iQGy.net
これほど心の底から、なるほどわからん、と思える記事も珍しいな
実はSF小説用にそれっぽく書いた虚構の記事でしたと言われても信じてしまうw
13 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／[sage] ：2015/03/17(火) 01:18:12.08 ID:+kzhNf8I.net
なんだこれは？ 単にプリント配線基板みたいなもんか？
ありふれた金属の表面に配線出来るという事か？
14 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 01:33:34.92 ID:ivCZjY1n.net
うむ、分からん
15 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 01:36:45.39 ID:5m3MOZx7.net
スゲーな。サッパリ分からんけど。
16 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／[sage] ：2015/03/17(火) 01:43:59.80 ID:OJd8WuUU.net
トロポジカルと質量を持たない電子の時点で分からん
18 ： 名無しのひみつ ：2015/03/17(火) 03:24:12.45 ID:mSx+u/1ed
ディラック電子を通常の金属の上で扱えるようになったと。
そのことはスピントロニクスデバイスを実現する上で重要な意味を持つと。
そういうことでそ。
21 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／[sage] ：2015/03/17(火) 07:19:10.60 ID:nDf9wA9Q.net
あー、トポロジカルね。
俺もこの前見たよ。
いきなりビューンって通り過ぎてバーンだよ。
一度は見るもんだね。あれは。
22 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 07:42:55.57 ID:VI+y1jbL.net
我こそがトポロジーだ！！
23 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 07:46:26.21 ID:E2Fh1HeI.net
質量のないモノを取り出す？
つまり…ハンドパワー的なナニカでしょうか？
24 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／[sage] ：2015/03/17(火) 07:47:40.47 ID:Y1PPd9cq.net
あれだ、ブルーハワイとかチチとかいうヤツ
そいつら飲み続ければ重さも無くなるような気になってくる罠
25 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／[sage] ：2015/03/17(火) 07:53:51.89 ID:e4cA+DwA.net
誰か日本語に翻訳してくれ
26 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／[sage] ：2015/03/17(火) 08:03:42.58 ID:mMXLiZvO.net
ガンダムの動力に使ってるんだっけ
42 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／[sage] ：2015/03/17(火) 10:50:34.05 ID:hyrpkA5p.net
>>26
そうそう、純正な太陽炉作るのに必要不可欠な代物でコレが無いのが疑似太陽炉
ガンダムの動力に使ってるんだっけ
42 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／[sage] ：2015/03/17(火) 10:50:34.05 ID:hyrpkA5p.net
>>26
そうそう、純正な太陽炉作るのに必要不可欠な代物でコレが無いのが疑似太陽炉
27 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 08:04:46.91 ID:k/c6fGOK.net
シマーパン物理学なん
でしょ
28 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 08:31:05.44 ID:9VT40s7C.net
科学関係の記事では、定期的にまるで意味の分からない記事が出るな
29 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／[sage] ：2015/03/17(火) 08:36:54.72 ID:yjTxdZxY.net
超簡単にいうと、
電子の持つ電荷をつかって電荷の移動で電流。
電子の持つスピンを使ってそのスピンを伝え移動するとスピン流。
超超簡単にいうと
電流では、金属といえど抵抗によってエネルギーが熱となって損失する。
超伝導は電流が特定条件下で抵抗値がむちゃくちゃ減る状態で電流が流れる。
では、絶縁体だけど、スピン流が伝わったら電流じゃ無いから損失はどうなる?
さて、→絶縁体といいながら、トポロジカル絶縁体は絶縁体の表層に強い伝導性が出る
電子がスピンの向きをそろえながら動いている。（ディラック錐、という状態）
この電子がディラック電子なんだけど、こいつは普通の電流の電子とは違って静止質量が消失する。
なので、質量ゼロで移動しちゃう。（これを論理的に推測したのがディラックさん。）
そして今回は、このトポロジカル絶縁体の表層にビスマス原子二層分という
超薄膜をくっつけた。ら、表層のディラック電子が薄膜の方に移っていた。（トポロジカル近接効果）
半導体エレクトロニクスは、ぶっちゃけると異なる材料をくっつけて電子回路や素子構造を形成させる
…くっつけるｗｗ
全部すっ飛ばしてウルトラ簡単にいうと、発熱による電力ロス無く、（スピンそのものでのロスはある）
速度早ｗ、ロス少ないんだったら、使う電気量すくないよなｗ
→超低消費電力、超小発熱、処理速度超早（今のシリコンデバイスより一桁ないし二桁うえの速度）
エレクトロニクス→スピントロニクスｗｗ
わかりやすく、が主眼なので、正確とはいえないぞｗｗ
37 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 10:17:52.31 ID:07Hx9y0L.net
>>29
....わからんw
ムーアの法則は捗りますか？
38 ： & ◆pUZzhSZz8d4Z ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 10:30:20.18 ID:4shJYe2d.net
おいらの理解
トポロジカル自体が非常に難しい概念だが、
原子の表面をつたう電子の“挙動不審”
こいつをうまくつかって制御できれば、次世代コンピューターや
送電・通信にも応用がきくすぐれもの。
今までは特殊な化合物でしか発現がみとめられなかったが、
普通の物質で発現させることに成功した
>>29氏の説明とあわせると、おおむね理解できるはず。
超簡単にいうと、
電子の持つ電荷をつかって電荷の移動で電流。
電子の持つスピンを使ってそのスピンを伝え移動するとスピン流。
超超簡単にいうと
電流では、金属といえど抵抗によってエネルギーが熱となって損失する。
超伝導は電流が特定条件下で抵抗値がむちゃくちゃ減る状態で電流が流れる。
では、絶縁体だけど、スピン流が伝わったら電流じゃ無いから損失はどうなる?
さて、→絶縁体といいながら、トポロジカル絶縁体は絶縁体の表層に強い伝導性が出る
電子がスピンの向きをそろえながら動いている。（ディラック錐、という状態）
この電子がディラック電子なんだけど、こいつは普通の電流の電子とは違って静止質量が消失する。
なので、質量ゼロで移動しちゃう。（これを論理的に推測したのがディラックさん。）
そして今回は、このトポロジカル絶縁体の表層にビスマス原子二層分という
超薄膜をくっつけた。ら、表層のディラック電子が薄膜の方に移っていた。（トポロジカル近接効果）
半導体エレクトロニクスは、ぶっちゃけると異なる材料をくっつけて電子回路や素子構造を形成させる
…くっつけるｗｗ
全部すっ飛ばしてウルトラ簡単にいうと、発熱による電力ロス無く、（スピンそのものでのロスはある）
速度早ｗ、ロス少ないんだったら、使う電気量すくないよなｗ
→超低消費電力、超小発熱、処理速度超早（今のシリコンデバイスより一桁ないし二桁うえの速度）
エレクトロニクス→スピントロニクスｗｗ
わかりやすく、が主眼なので、正確とはいえないぞｗｗ
37 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 10:17:52.31 ID:07Hx9y0L.net
>>29
....わからんw
ムーアの法則は捗りますか？
38 ： & ◆pUZzhSZz8d4Z ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 10:30:20.18 ID:4shJYe2d.net
おいらの理解
トポロジカル自体が非常に難しい概念だが、
原子の表面をつたう電子の“挙動不審”
こいつをうまくつかって制御できれば、次世代コンピューターや
送電・通信にも応用がきくすぐれもの。
今までは特殊な化合物でしか発現がみとめられなかったが、
普通の物質で発現させることに成功した
>>29氏の説明とあわせると、おおむね理解できるはず。
31 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 08:45:50.94 ID:xY/tvAa3.net
なんだか厨二心をくすぐる研究成果だな
32 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 08:56:20.08 ID:Vy/ViYVi.net
ばかでかく電気を消費してしまう物がそんなんでもなくなる？
スパコンとかいろいろなものに活用出るの？
33 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 08:57:22.61 ID:Vy/ViYVi.net
活用出るの？→活用出来るの？
34 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 09:13:32.84 ID:KKrsElSB.net
「質量0」ったって、普通の電気信号だって電場として光速で伝わってるから、あんまり意味
ないんだよな
高移動度で超高速のトランジスタが作れるかもしれんが、どうなのかねー、それにしたって、
個々のトランジスタの性能があがってもトランジスタ間の信号伝送のほうがネックだし
35 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／[sage] ：2015/03/17(火) 09:26:47.09 ID:2BdQHyIj.net
あと、どれだけ安定化出来るとか値段とか色々あるだろうね。
36 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 09:51:25.31 ID:Z6mnqKlr.net
SFの世界がもうすぐ現実に！
39 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／[sage] ：2015/03/17(火) 10:31:36.65 ID:IxC5n/bm.net
言ってる意味は何となく分かるが人に説明出来るほどじゃない
40 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 10:36:01.73 ID:06ZsEAx9.net
>質量のない高速のディラック電子をトポロジカル絶縁体の
>外に取り出すことに成功したと発表した
これって、すごいことだよね！まじスゴくない？
意味は分かんないけど。
41 ： & ◆pUZzhSZz8d4Z ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 10:41:25.56 ID:4shJYe2d.net
発熱などによる減衰ロスが格段に減るはず、
っていうことで、結局、常温超伝道の研究と追及から
でてきたものなのかな?
、
43 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 10:54:51.00 ID:KKrsElSB.net
>>41
>発熱などによる減衰ロスが格段に減るはず、
スピン流は、電流と違ってそもそも線路を伝達させることすら難しく、もし無理に
伝達させることができたとしたって発熱は増える
というか、発熱による減衰とか、減衰ロスとか、お前、馬鹿丸出しすぎwww
47 ： & ◆pUZzhSZz8d4Z ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 11:38:38.18 ID:4shJYe2d.net
>>43
今のところ見た技術のなかでは、この技術を使った金属表面の探査技術ぐらいだな。
オイラの理解の範疇は。
それと省電力の次世代半導体・この理論を利用したロスの少ない送電。
なんかこの先ばけそうな気がするけど、おいらの理解じゃこのあたりまでしか
わからん。
かしこいひとには是非説明してもらいたいよ。
発熱などによる減衰ロスが格段に減るはず、
っていうことで、結局、常温超伝道の研究と追及から
でてきたものなのかな?
、
43 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 10:54:51.00 ID:KKrsElSB.net
>>41
>発熱などによる減衰ロスが格段に減るはず、
スピン流は、電流と違ってそもそも線路を伝達させることすら難しく、もし無理に
伝達させることができたとしたって発熱は増える
というか、発熱による減衰とか、減衰ロスとか、お前、馬鹿丸出しすぎwww
47 ： & ◆pUZzhSZz8d4Z ＠＼(^o^)／ ：2015/03/17(火) 11:38:38.18 ID:4shJYe2d.net
>>43
今のところ見た技術のなかでは、この技術を使った金属表面の探査技術ぐらいだな。
オイラの理解の範疇は。
それと省電力の次世代半導体・この理論を利用したロスの少ない送電。
なんかこの先ばけそうな気がするけど、おいらの理解じゃこのあたりまでしか
わからん。
かしこいひとには是非説明してもらいたいよ。
45 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／[sage] ：2015/03/17(火) 11:16:22.72 ID:/kKVS5Xx.net
静止質量が０ってのが、よくわからん。
誰か教えてくれー
46 ： 名無しのひみつ＠＼(^o^)／[sage] ：2015/03/17(火) 11:38:32.09 ID:CcjSfGuN.net
いままではこうだったけど、
これからはこうなる（可能性がある）って応用面の進化が
分からないと一般人には意味ないよね。
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