토폴로지컬 절연체는 물질 내부는 전기를 통하지 않는 절연체이지만, 표면에서는 금속적인 동작을 나타내는 것.이 토폴로지컬 절연체에 자석의 기능을 더해 완전히 새로운 현상이 예측·발견되고 있다.하나는 "양자 이상 홀 효과"라고 ​​불리며, 샘플의 끝을 따라 마찰이없는 전류가 외부 자기장없이 발생합니다.다른 하나는 '토폴로지컬 전기자기효과'로 전장에서 자화를 발생하고 자기장에서 전기분극을 발생시키는 현상이다.그리고 「반강자성 토폴로지컬 절연체」에서는 상식외의 효과가 예측되고 있었지만, 그러한 물질은 미발견이었다.

　연구팀은, 고도의 이론 계산에 의해 MnBi2Te4(망간·비스무트·텔루르)가 반강자성 토폴로지컬 절연체가 될 수 있는 것을 예측.다음에 그 단결정 시료를 제작하여 특성을 조사하면, 층상의 반강자성체(인접 원자의 자기 모멘트의 역방향 배열에 의해 전체가 자화 제로의 물질)로 판명.그 시료를 히로시마 대학에서 각도 분해 광전자 분광에 의해 실험하고, 그 표면에 큰 에너지 갭이 열린 디락 전자(질량 제로의 전자) 상태를 직접 관측하였다.이것에 의해 세계에서 처음으로 반강자성 토폴로지컬 절연체의 실현에 성공했다.

　이번 반강자성 토폴로지컬 절연체의 발견은 큰 의미가 있다.미발견의 소립자 '액시온'이 관련된 토폴로지컬 전기자기 효과의 관측·연구가 가속화된다.발견된 반강자성 토폴로지컬 절연체를 이용하여, 액시온에 의한 다양한 새로운 현상의 발견이 기대된다.

논문 정보:【Nature】Prediction and observation of an antiferromagnetic topological in