질량 제로의 와일 입자를 가진 반금속을 발견 차세대 디바이스 개발에 도호쿠 대학 등

질량 제로의 입자 「디락 전자」는 그래핀(흑연을 두께 2 원자분까지 얇게 한 원자층 물질) 등의 10차원 영역에 존재한다.그래핀의 디락전자는 실리콘의 XNUMX배 이상의 이동도를 가지며 높은 전기전도·열전도성을 나타낸다.
또한, 적용 범위가 넓은 것으로 여겨지는, 3차원 공간에서의 질량 제로의 입자를 「와일 입자」라고 하고, 디락 전자와 유사하지만 본질적으로 다른 입자로 된다.와일 입자는 토폴로지컬(위상 기하학적)인 성질을 갖고, 「오른손 감기」・「왼쪽 감기」(카일러리티)가 다른 2종의 입자가 페어로 발현해, 서로 충돌하지 않으면 질량이 제로라고 하는 성질 있다.
최근, 이 와일 입자를 내포한 신물질 「와일 반금속」이 이론적으로 제안되어, 그 물질 합성과 와일 입자의 실험적 검증이 강하게 기대되고 있었다.

이번 공동연구그룹은 NbP(Nb:니오븀, P:인)의 고품질 대형 단결정 육성에 성공했다.그 결정 구조에 주목하여, Nb 표면과 P 표면의 전자 상태를 각도 분해 광전자 분광법에 의해 검토하였다.그 결과, 와일 반금속을 특징짓는 「페르미호」(「열린」페르미면이 2차원으로 취하는 호의 형상) 전자 상태가, 각 표면에서 완전히 다른 형상인 것을 밝혔다.
또한, 두 개의 페르미 호를 겹쳐서 교차점이 고체에서 와일 입자의 존재 위치에 대응하는 것을 발견했다.이것에 의해, NbP가 신형의 와일 반금속인 것이 실험적으로 확립되었다고 한다.

와일 입자는 매우 높은 전기 전도·열전도성을 갖기 때문에 향후 저소비 전력·초고속 전자의 차세대 디바이스의 개발에 탄력이 있을 것으로 예상된다.