도호쿠 대학, 오사카 대학, 교토 산업 대학, 독일 쾰른 대학 등의 연구팀이 보통 초전도체를 토폴로지컬 초전도체로 변환하는 방법을 개발했다.
약 10년 전에 발견된 토폴로지컬 절연체는 내부가 절연체인 반면, 그 엣지(3차원의 경우는 표면, 2차원의 경우는 끝)에는 고체중을 질량 제로로 운동 하는 '디락 전자'에 기인한 전도로가 나타난다.이 발견을 계기로 토폴로지컬 절연체의 발전 물질인 '토폴로지컬 초전도체'가 주목되고 있지만 아직 결정적인 증거는 없다.
토폴로지컬 초전도를 실현하기 위해서는, 일반적으로 「초전도 근접 효과」가 사용된다.예를 들어, 토폴로지컬 절연체와 초전도체를 접합한 경우, 초전도체측으로부터 토폴로지컬 절연체측으로, 초전도를 담당하는 전자쌍(쿠퍼쌍)이 침입함으로써, XNUMX개의 물질 사이의 계면 부근에 존재한다 디락 전자가 초전도화된다.그러나 이 방법에서는 토폴로지컬 초전도체의 엣지(단)에 발현한다고 예언되고 있는 특수한 입자 「마요라나 입자」가 물질 내부의 계면 부근에 매립되어 버리기 때문에, 그 검출이 어렵고, 토폴로지컬 초전도체의 결정적인 증거를 얻을 수 없다는 과제가 있었다.
이러한 가운데, 본 연구자들은 토폴로지컬 절연체 TlBiSe2의 표면에 보통 초전도체인 Pb(납)의 초박막을 제작하고, 그 전자 상태를 조사한 결과, 원래 토폴로지컬 절연체의 표면에 있었다. 디락 전자가 접합에 의해 Pb 표면으로 이동하고 있음을 발견했다.또한, Pb 박막의 에너지 상태를 측정하면, 디락 전자가 초전도가 된 것을 나타내는 「초전도 갭」이 관측되어, 보통의 초전도체인 Pb가 토폴로지컬 초전도체로 변화하고 있는 것 가 발견되었습니다.
이 결과는 초전도 근접 효과를 사용하지 않고 토폴로지컬 초전도를 실현할 수 있음을 시사하며, 향후이 시스템에서 마요라나 입자의 검출이 기대된다.
