松永研の松田拓也研究員、室谷悠太研究員がTSQSのポスター賞を受賞
松永研究室の松田拓也 日本学術振興会特別研究員(PD)と室谷悠太 特任研究員が2nd International Symposium on Trans-Scale Quantum Science（TSQS2022）のポスター賞をそれぞれ受賞しました。この賞は、TSQS2022において、学術的内容を深く理解して非専門家向けに研究内容をわかりやすく紹介する優秀な発表を行った若手研究者を表彰するもので、主催団体の一つであるトランススケール量子科学国際連携研究機構より授与されます。
受賞対象となった発表タイトルおよび研究内容は以下の通りです。
松田拓也 氏 ：”Extreme nonequilibrium states in strongly-correlated Weyl antiferromagnet studied by terahertz spectroscopy”
非共線型反強磁性体Mn3Snは、運動量空間のベリー曲率によって巨大な異常ホール効果を示すことで大きな注目を集めています。運動量空間には質量ゼロのワイルフェルミオンが現れることも知られていますが、電子どうしの間に強い多体相関が働くことでバンド構造が大きく変化しており、電子の散乱が非常に速くなるとともに有効質量が非常に重くなってしまうことが知られていました。
松田氏は、Mn3Snに非常に強いパルスレーザーを照射したときの極端非平衡状態に注目し、テラヘルツ分光によってホール伝導度を調べました。ある閾値を超えた高強度レーザーを照射すると、異常ホール効果が小さくなるとともにサイクロトロン共鳴が出現することを発見しました。その結果から、平衡状態と比べて電子の輸送特性が劇的に変化したことを見出しました。これは高密度励起された電子によって、もともと存在する多体相関が遮蔽され、バンド構造が著しく変化してワイルフェルミオンの性質が色濃く現れたことを示唆しています。
本研究は、極端非平衡状態特有の振る舞いを時間分解ホール伝導度測定から明らかにしたものとして、今後様々な強相関電子系に対して適用されうる手法を開拓した重要な結果であると考えられます。
室谷悠太 氏 ：”Light-induced anomalous Hall effect in 3D Dirac semimetal Cd3As2 revealed by THz spectroscopy”
3次元運動量空間にディラック点を有し、質量ゼロのディラック電子が現れる物質はディラック半金属と呼ばれます。これは右巻き・左巻きで区別されるカイラリティを持った2つのワイルフェルミオンが縮退した自由度を持っています。円偏光の光を照射することでこのワイルフェルミオンの自由度を顕わにする様々な興味深い理論的提案がなされていましたが、それに対応した実験はほとんど行われていませんでした。
室谷氏は、ディラック半金属Cd3As2に円偏光を照射することで生じる異常ホール効果をテラヘルツ技術を駆使して時間分解計測し、円偏光照射中と照射後にそれぞれ質的に異なる振る舞いを示す異常ホール効果を観測することに成功しました。そのそのホール伝導の向きに注目しながら、室谷氏自身が理論計算を行って振る舞いを議論し、異常ホール効果の発生メカニズムを詳細に明らかにしました。
本研究は、質量ゼロの電子を有するトポロジカル半金属を光で制御する実験におけるマイルストーンとなる重要な結果であると考えられます。