도쿄 대학 대학원 공학계 연구과 물리 공학 전공의 와타나베 유키 강사는, 미국 하버드 대학의 Vishwanath 교수, 매사추세츠 공과 대학의 Po 연구원, 독맥스플랑크 연구소의 Khalaf 연구원과의 국제 공동 연구로 최근 주목받고 있다 「토폴로지컬 결정 절연체」나 「고차 토폴로지컬 절연체」라고 불리는 일련의 물질군을 포괄적으로 취급할 수 있는 새로운 이론을 제안했다.
종래, 신체의 물질은 전도성이나 자성 등의 성질에 주목하는 것으로 분류되어 왔다.그러나 금세기에 들어, 지금까지 간과해 온 「토폴로지」(부드러운 변형에 대해 불변으로 유지되는 성질)의 차이에 의해서도 물질의 성질이 크게 바뀌는 것이 밝혀져, 물질의 토폴로지컬한 성질이 전세계에서 활발하게 연구되고 있다.
본 연구 그룹은 최근 물질의 토폴로지와 결정 구조의 대칭성의 관계를 정력적으로 연구해 왔다.이번 연구는 이것을 더욱 발전시켜 최신의 연구에 의해 발견된 「토폴로지컬 결정 절연체」나 「고차 토폴로지컬 절연체」라고 하는 신종의 물질군의 토폴로지와 결정 구조의 대칭성과의 관계를 상세하게 조사해, 표면의 금속 상태의 구조를 계통적으로 조사한 것.결정이 가진 총 230종류의 대칭성에 기초하여 토폴로지의 분류나 표면 상태의 해석을 실시한 결과, 새로운 클래스를 포함한 일련의 토폴로지컬 절연체에 대한 포괄적인 새로운 이론을 세계에 앞서 정비하기 위해 이르렀다.
이 성과는 향후 토폴로지컬 물성을 나타내는 신물질을 탐색해 나가는데 있어서의 지도 원리가 되어, 이를 응용한 신 디바이스의 개발, 스핀트로닉스나 양자 컴퓨터의 발전에 도움이 될 것으로 기대된다.
