2024-01-31 アメリカ合衆国・カリフォルニア大学校アーバイン校(UCI)
・ UCI とロスアラモス国立研究所(LANL)が、ガラス等の日常的な材料を量子コンピューターの導電性材料に変換する方法を発見。
・ 原子レベルで加える最適な歪みがこの材料転換の鍵となる。「ベンディング・ステーション」と呼ばれる特別な器具を作製し、ペンタテルル化ハフニウム(HfTe5)のサンプルで材料変換を実証した。
・ 高品質の HfTe5 サンプルの原子構造に歪みを加えると、微弱なトポロジカル絶縁位相から強力な絶縁位相への変移が起こり、サンプルの抵抗率の 190,500%の向上と、極低温度での電子輸送を超えるトポロジー表面準位の優位性を確認した。
・ 加える歪みを制御することで、原子構造の変化の切り替えも可能なため、将来的には量子コンピューターのオン・オフスイッチとしての利用も期待できる。
・ 本研究の成果は、ファンデルワールス材料やヘテロ構造におけるトポロジー位相研究へのこの材料変換手法の一般化の可能性とともに、HfTe5 がトポロジカル特性を作り出す材料として適当であることを実証するもの。
・ 量子デバイスの開発に有望な本技術は、他の量子材料の実験にも適用できる。現在、量子コンピューターは、IBM や Google、Rigetti 等の企業のオフィスに導入されているが、それらに加え、他の企業が日常的に利用できる効果的な量子コンピューターを探求している。
・ 本研究には、米国立科学財団(NSF)グラントの UCI-MRSEC と LANL Directed Research and Development Development Directed Research program funds が資金を提供した。
URL: https://news.uci.edu/2024/01/31/uc-irvine-scientists-make-breakthrough-in-quantum-materials-research/
＜NEDO海外技術情報より＞
関連情報
Nature Communications 掲載論文(フルテキスト）
Controllable strain-driven topological phase transition and dominant surface-state transport in HfTe5
URL: https://www.nature.com/articles/s41467-023-44547-7
Abstract
The fine-tuning of topologically protected states in quantum materials holds great promise for novel electronic devices. However, there are limited methods that allow for the controlled and efficient modulation of the crystal lattice while simultaneously monitoring the changes in the electronic structure within a single sample. Here, we apply significant and controllable strain to high-quality HfTe5 samples and perform electrical transport measurements to reveal the topological phase transition from a weak topological insulator phase to a strong topological insulator phase. After applying high strain to HfTe5 and converting it into a strong topological insulator, we found that the resistivity of the sample increased by 190,500% and that the electronic transport was dominated by the topological surface states at cryogenic temperatures. Our results demonstrate the suitability of HfTe5 as a material for engineering topological properties, with the potential to generalize this approach to study topological phase transitions in van der Waals materials and heterostructures.
