トポロジカル絶縁体

トポロジカル絶縁体（トポロジカルぜつえんたい、英: topological insulator）とは、物性物理学において、伝導状態に関して従来の金属と絶縁体という分類ができず、トポロジーという数学的な概念を適用することで伝導状態が理解される物質^[1]。

一般的

トポロジカル絶縁体（英: topological insulator）とは、物質の内部は絶縁体でありながら、表面は電気を通すという物質である^[要出典]。ペンシルベニア大学のチャールズ・L・ケーンらにより2005年に提唱され、2007年ヴュルツブルク大学が確認した。また2011年には大阪大学・名古屋大学がトポロジカル超伝導体候補物質を発見した。命名の由来は電子の様子を表す数式の解析にトポロジーが使われているからである。

この物質がそのような性質を持つのは、1937年に提唱されたマヨラナ粒子として電子が活動しているのではないかという推測がある。この物質の表面が電気を通す条件には、不純物や格子欠陥などの影響を受けず、境界条件だけが影響する。安定した電子の素粒子的挙動から、量子コンピュータ実現の鍵になるかもしれないという期待がある^[2]。

笠真生と古崎昭の二人は、A.P.Schnyderと.W.Ludwigとの共同研究により「トポロジカル周期表」を完成し、3次元のトポロジカル超伝導体の存在を予言し実際に存在することを示した功績により2015年度仁科賞を受賞した^[3]。

2016年に半金属ビスマスがトポロジカル物質であることが解明された^[4]。

専門的

トポロジカル絶縁体（英: topological insulator）とは、バルク部分は絶縁体であるが物質界面は導電性を示す^[5]時間反転対称性と自明なトポロジカル秩序（英語版）を有する物質のことである。通常のバンド構造の絶縁体も、導電性、表面準位を保持することが可能であるが、トポロジカル絶縁体は粒子数の保持と時間反転対称性によってSPT秩序（英語版）という特有の性質を持つ^[6]^[7]^[8]。

脚注

[脚注の使い方]

^ 注目の新材料「トポロジカル絶縁体・超伝導体」安藤陽一大阪科学技術センター、2018年10月8日閲覧。
^ 「77年前に予言の素粒子存在する？」日本経済新聞2014年9月20日朝刊17面
^ 平成 27年度（第 61 回）仁科記念賞回）仁科記念賞受賞者一覧平成27年11月13日公益財団法人仁科記念公益財団
^ 周藤瞳美. “東大など、半金属ビスマス自体がトポロジカル物質であることを解明”. 2016年11月22日閲覧。
^ Kane, C. L.; Mele, E. J. (30 September 2005). “Z₂ Topological Order and the Quantum Spin Hall Effect”. Physical Review Letters 95 (14): 146802. arXiv:cond-mat/0506581. Bibcode: 2005PhRvL..95n6802K. doi:10.1103/PhysRevLett.95.146802.
^ Zheng-Cheng Gu and Xiao-Gang Wen Tensor-Entanglement-Filtering Renormalization Approach and Symmetry Protected Topological Order Phys. Rev. B80, 155131 (2009).
^ Pollmann, F.; Berg, E.; Turner, Ari M.; Oshikawa, Masaki (2012). “Symmetry protection of topological phases in one-dimensional quantum spin systems”. Phys. Rev. B 85 (7): 075125. arXiv:0909.4059. Bibcode: 2012PhRvB..85g5125P. doi:10.1103/PhysRevB.85.075125.
^ Xie Chen, Zheng-Cheng Gu, Xiao-Gang Wen, Classification of Gapped Symmetric Phases in 1D Spin Systems Phys. Rev. B 83, 035107 (2011); Xie Chen, Zheng-Xin Liu, Xiao-Gang Wen, 2D symmetry protected topological orders and their protected gapless edge excitations Phys. Rev. B 84, 235141 (2011)

参考文献

安藤陽一. トポロジカル絶縁体入門. 講談社, 2014.
野村健太郎. トポロジカル絶縁体・超伝導体. 丸善, 2016.

Read other articles:

Galatasaray S.K. (bola basket)

Galatasaray OdeabankLigaLiga Super Basket TurkiEurocupDibentuk1911SejarahGalatasaray (1911–sekarang)ArenaAbdi İpekçi ArenaKapasitas12,270LetakIstanbul, TurkiWarna timKuning, Merah PresidenDursun Aydın ÖzbekPelatih kepalaErgin AtamanJuara5 Kejuaraan Turki 3 Piala Turki 2 Piala Presiden TurkiSitus webgalatasaray.org Kandang Tandang Galatasaray S.K. adalah sebuah tim basket profesional yang berbasis di kota Istanbul, Turki. Tim basket tersebut merupakan bagian dari Klub Olahrag...

2010 United Kingdom general election

General election held in the United Kingdom 2010 United Kingdom general election ← 2005 6 May 2010 (2010-05-06) 2015 → ← outgoing memberselected members →All 650 seats in the House of Commons326 seats needed for a majorityOpinion pollsTurnout65.1% (3.7%) First party Second party Third party Leader David Cameron Gordon Brown Nick Clegg Party Conservative Labour Liberal Democrats Leader since 6 December 2005 24 J...

البرتغال في الألعاب الأولمبية

يفتقر محتوى هذه المقالة إلى الاستشهاد بمصادر. فضلاً، ساهم في تطوير هذه المقالة من خلال إضافة مصادر موثوق بها. أي معلومات غير موثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها. (فبراير 2016) البرتغال في الألعاب الأولمبية علم البرتغال رمز ل.أ.د. POR ل.أ.و. اللجنة الأولمبية البرتغاليةراب�...

Yu dengan makron

Huruf KirilYu dengan makron Alfabet KirilHuruf SlaviaАА́А̀А̂А̄ӒБВГҐДЂЃЕЕ́ÈЕ̂ЁЄЖЗЗ́ЅИИ́ЍИ̂ЙІЇЈКЛЉМНЊОŌПРСС́ТЋЌУУ́ У̀У̂ӮЎФХЦЧЏШЩЪЫЬЭЮЯHuruf non-SlaviaӐА̊А̃Ӓ̄ӔӘӘ́Ә̃ӚВ̌ҒГ̑Г̣Г̌ҔӺҒ̌ӶД̌Д̣Д̆ӖЕ̄Е̃Ё̄Є̈ӁҖӜҘӞЗ̌З̱З̣ԐԐ̈ӠӢИ̃ҊӤҚӃҠҞҜК̣ԚӅԮԒӍӉҢԨӇҤО́О̀О̆О̂О̃ӦӦ̄ӨӨ̄Ө́Ө̆ӪҨԤР̌ҎҪС̣С̱Т̌Т̣ҬУ̃Ӱ Ӱ́Ӱ̄ӲҮҮ́ҰХ̣Х̱Х̮�...

Paul Dano

Paul DanoDano di acara Festival Film Cannes tahun 2015LahirPaul Franklin Dano19 Juni 1984 (umur 39)Kota New York, New York, Amerika SerikatPekerjaanAktor, produser, penyanyi, musisiTahun aktif1998-sekarangPasanganZoe Kazan (2007–sekarang) Paul Franklin Dano (/ˈdeɪnoʊ/) (lahir 19 Juni 1984)[1] merupakan seorang aktor, produser, penyanyi dan musisi Amerika Serikat. Ia memulai kariernya di teater Broadway sebelum memulai perannya dalam film The Newcomers (2000). Ia memena...

Temu lawak

Untuk acara televisi Indosiar, lihat Temu Lawak (acara televisi). Temu lawak Klasifikasi ilmiah Kerajaan: Plantae (tanpa takson): Angiospermae (tanpa takson): Monokotil Ordo: Zingiberales Famili: Zingiberaceae Genus: Curcuma Spesies: Curcuma zanthorrhiza Nama binomial Curcuma zanthorrhizaRoxb. Temu lawak, (nama ilmiah: Curcuma zanthorrhiza) adalah tumbuhan obat yang tergolong dalam suku temu-temuan (Zingiberaceae).[1] Tanaman ini berasal dari Pulau Jawa dan tersebar di Asia Tenggara, ...

Soyuz MS-13

Soyuz MS-13Soyuz MS-13 mendekati ISS.Jenis misiMisi berawak menuju ISSOperatorRoskosmosCOSPAR ID2019-041ASATCAT no.44437Durasi misi200hr 16jam 44mntFrekuensi orbit3,216 Properti wahanaWahana antariksaSoyuz-MSJenis wahana antariksaSoyuz-MS 11F747ProdusenRKK Energia AwakJumlah awak3AwakAleksandr SkvortsovLuca ParmitanoAwak peluncuranAndrew R. MorganAwak pendaratanChristina KochTanda panggilCliff Awal misiTanggal luncur20 Juli 2019, 16:28:21 UTC [1]Roket peluncurSoyuz-FGTempat peluncuran...

Tour d'Italie 1999

Tour d'Italie 1999GénéralitésCourse 82e Tour d'ItalieÉtapes 22Date 15 mai – 6 juin 1999Distance 3 757 kmPays traversé(s) ItalieLieu de départ AgrigenteLieu d'arrivée MilanCoureurs au départ 160Coureurs à l'arrivée 116Vitesse moyenne 37,595 km/hRésultatsVainqueur Ivan GottiDeuxième Paolo SavoldelliTroisième Gilberto SimoniClassement par points Laurent JalabertMeilleur grimpeur José Jaime GonzálezMeilleure équipe Vitalicio SegurosTour d'Italie 1998Tour d'Italie ...

Sekretaris Jenderal Partai Buruh Korea

Sekretaris Jenderal Partai Buruh Korea조선로동당 총비서PetahanaKim Jong-unsejak 11 April 2012Partai Buruh KoreaGelarKamerad (동지)JenisPemimpin Partai Pemimpin TertinggiKantorPyongyangDicalonkan olehKongres Partai Buruh KoreaDitunjuk olehKongres Partai Buruh KoreaMasa jabatan5 TahunDasar hukumAD / ART Partai Buruh KoreaPejabat perdanaKim Jong-bomDibentuk13 Oktober 1945; 78 tahun lalu (1945-10-13) Sekretaris Jenderal Partai Buruh Korea (bahasa Korea : 조선로동당 �...

Nelson Carmichael

American mogul skier Nelson CarmichaelCarmichael in 2013Personal informationBornNovember 19, 1965 (1965-11-19) (age 58)Steamboat Springs, Colorado, U.S. Medal record Men's freestyle Skiing Representing United States Olympic Games 1992 Albertville Moguls Nelson Carmichael (born November 19, 1965, in Steamboat Springs, Colorado) is an American mogul skier. He won a bronze medal at the 1992 Winter Olympics.[1] He was with the U.S. team from 1983–1992. Carmichael was a t...

Bishop Hill, Illinois

Village in Illinois, United StatesBishop HillVillageBishop Hill StreetLocation of Bishop Hill in Henry County, Illinois.Location of Illinois in the United StatesCoordinates: 41°12′3″N 90°7′6″W / 41.20083°N 90.11833°W / 41.20083; -90.11833CountryUnited StatesStateIllinoisCountyHenryArea[1] • Total0.53 sq mi (1.38 km2) • Land0.53 sq mi (1.38 km2) • Water0.00 sq mi (0.00 ...

Irlan

Irlan Wakil Kepala Kepolisian Daerah Kalimantan TimurMasa jabatan3 Agustus 2020 – 21 Desember 2020PendahuluEddy Sumitro TambunanPenggantiHariyanto Informasi pribadiLahir20 April 1963 (umur 61)Bandung, Jawa BaratAlma materAkademi Kepolisian (1987)Karier militerPihak IndonesiaDinas/cabang Kepolisian Negara Republik IndonesiaMasa dinas1987—2021Pangkat Inspektur Jenderal PolisiSatuanIntelSunting kotak info • L • B Irjen. Pol. (Purn.) Drs. Irlan Kustian, S...

قائمة أنهار إثيوبيا

يفتقر محتوى هذه المقالة إلى الاستشهاد بمصادر. فضلاً، ساهم في تطوير هذه المقالة من خلال إضافة مصادر موثوق بها. أي معلومات غير موثقة يمكن التشكيك بها وإزالتها. (يوليو 2022) خريطة إثيوبيا تظهر بعض الأنهار الرئيسية هذه قائمة بالأنهار في إثيوبيا مرتبة جغرافياً حسب حوض التصريف. أنه...

By the People: The Election of Barack Obama

2009 documentary film directed by Amy Rice and Alicia Sams By the People: The Election of Barack ObamaDirected byAmy RiceAlicia Sams [ktn]Produced byBristol BaughanDeric MargolisD.J. MartinAudrey RosenbergBenjamin GoldhirshDan O'MearaChris RomanoEdward NortonStuart BlumbergWilliam MiglioreElissa BrownAmy RiceAlicia SamsStarringBarack Obama, variousEdited bySam PollardGeeta GandbhirArielle AmsalemMusic byCraig WedrenDistributed byHBORelease date August 7, 2009 (2009-08-07) Runni...

Collins reagent

This article is about the oxidizing reagent. For the oxidation reaction, see Collins oxidation. Collins reagent Names IUPAC name Pyridine - trioxochromium (2:1) Other names Dipyridine chromium(VI) oxide[1] Identifiers CAS Number 26412-88-4 3D model (JSmol) Interactive image ChemSpider 79908 PubChem CID 88565 InChI InChI=1S/2C5H5N.Cr.3O/c2*1-2-4-6-5-3-1;;;;/h2*1-5H;;;;Key: NPRDHMWYZHSAHR-UHFFFAOYSA-NInChI=1/2C5H5N.Cr.3O/c2*1-2-4-6-5-3-1;;;;/h2*1-5H;;;;/r2C5H5N.CrO3/c2*1-2-4-6-5-3-...

Historically informed performance

Approach to the performance of classical music Performance on period instruments is a key aspect of HIP, such as this baroque orchestra (Photo: Josetxu Obregón and the Spanish ensemble La Ritirata, 2013). Historically informed performance (also referred to as period performance, authentic performance, or HIP) is an approach to the performance of classical music, which aims to be faithful to the approach, manner and style of the musical era in which a work was originally conceived. It is base...

الدولة الزريعية

بنو زريع زريعيون 1083 م – 1174 م الدول اليمنية حوالي 1160م عاصمة عدن نظام الحكم إمارة اللغة اللغة العربية الديانة الإسلام التاريخ تولي الأخوان العباس والمسعود عدن 1083 م سيطرة الأيوبيين 1174 م بيانات أخرى العملة الدنانير الزريعية اليوم جزء من اليمن عُمان تعديل مصدري - ت�...

خايمي فالديس

خايمي فالديس معلومات شخصية الميلاد 11 يناير 1981 (العمر 43 سنة)سانتياغو الطول 1.75 م (5 قدم 9 بوصة) مركز اللعب وسط الجنسية تشيلي معلومات النادي النادي الحالي سانتياغو واندررز الرقم 30 مسيرة الشباب سنوات فريق بالستينو المسيرة الاحترافية1 سنوات فريق م. (هـ.) 1998–2000 بالستينو...

Patrick Kanner

French politician Patrick KannerSenator for NordIncumbentAssumed office 1 October 2017President of the Socialist groupin the SenateIncumbentAssumed office 23 January 2018Preceded byDidier GuillaumeMinister of the City, Youth and SportsIn office26 August 2014 – 10 May 2017Prime MinisterManuel VallsBernard CazeneuvePreceded byNajat Vallaud-BelkacemSucceeded byLaura FlesselPresident of the General Council of NordIn office31 March 2011 – 22 September 2014Preceded byB...

Incremental build model

Part of a series onSoftware development Core activities Data modeling Processes Requirements Design Construction Engineering Testing Debugging Deployment Maintenance Paradigms and models Agile Cleanroom Incremental Prototyping Spiral V model Waterfall Methodologies and frameworks ASD DevOps DAD DSDM FDD IID Kanban Lean SD LeSS MDD MSF PSP RAD RUP SAFe Scrum SEMAT TDD TSP UP XP Supporting disciplines Configuration management Deployment management Documentation Software quality assurance Projec...