도쿄 대학의 나카츠지 교수 등을 중심으로 한 연구 그룹은 이화학 연구소와 공동으로 세계 최초로 와일 입자를 자성체(망간삼주석 Mn3Sn) 내부에서 실험적으로 발견.종래의 강자성체나 반강자성체와는 다른, 새로운 자성체 「와일 자성체」를 세계에서 처음으로 발견했다.

　「와일 입자」란 질량 제로의 입자로, 그 후보로 된 중성미자는 1998년, 질량의 존재가 확인.그러나 2015년 고체 비자성 물질(비소화 탄탈) 중에 비자성 와일 입자가 발견되었다.한편, 최초로 존재가 예측되고 있던 자기 와일 입자는 외부 자장에서 제어 가능하기 때문에, 디바이스 응용에 필요 불가결하게 되어 전세계에서 치열한 탐색 경쟁이 전개되고 있었다.

　이번 연구에서 발견한 와일 입자는 기존의 비자성체에서 발견된 와일 입자와는 발현 기구가 전혀 다르며 물질의 자성에 의해 창출되는 '자기 와일 입자'다.이 발견은 Mn3Sn이 외부 자장에 의한 제어로 질량 제로의 자기 와일 입자를 자유자재로 조작할 수 있는 새로운 자성체 「와일 자성체」인 것을 의미한다.와일 자성체에 작은 자장을 주는 것만으로, 자기 와일 입자가 만들어내는 거대한 자장(물질 중의 전도 전자가 느끼는 가상적인 자장)이 제어 가능하게 된다.

　이 와일 자성체에서는 새로운 양자 기능을 가진 특이한 물질 특성을 실온에서 발현할 수 있다.자장이 없어도 거대한 「홀 전압」을 발생시키는 것이나, 고체 내에서 자장중과 같은 방향으로 전류를 유도시키는 것이 가능하다.또, 이 물질에 관측되고 있던 거대한 자기 수송 현상이나 열전 효과에, 자기 와일 입자가 만드는 거대한 자장이 중요한 역할을 담당하고 있는 것도 판명되었다.

　앞으로 와일 입자의 양자역학적 특성을 이용함으로써 새로운 기능을 가진 혁신적인 차세대 디바이스 개발의 진전이 기대된다.

논문 정보:【Nature Materials】Evidence for Magnetic Weyl Fermions in a Correlated Metal