レーザー照射による共鳴励起でワイル半金属相を創成〜スピン偏極したトポロジカル表面状態を理論的に予見〜筑波大学

　筑波大学の研究グループは，砒化亜鉛（Zn₃As₂）という半導体（一種の絶縁体）にバンドギャップ（電子が存在できない領域）と共鳴する周波数を持つ強い円偏光レーザーを照射し，光と電子が一体化した量子状態について，数値計算を行い，レーザーの周波数と強度がある一定の範囲においては，絶縁体相が2種類のワイル半金属相に相転移することを理論的に示して発表した。電子にはスピンと呼ばれる磁石の性質があり，上向きと下向きの2つの方向がある。今回のような条件下での光照射においては，上向きと下向きスピンのうち一方のみが優先的に励起される。例えば左円偏光で励起された電子は下向きスピン状態が偏極した表面状態を形成し，磁化を発現することを見出した。もう一方の上向き電子スピン状態では，環状のバンド交差が現れ，ワイル半金属というよりむしろ線ノード半金属といわれるトポロジカル状態が発現することが分かった。