田財里奈 基础物理学研究所助教は、山川洋一 名古屋大学講師と紺谷浩 同教授、森本高裕 東京大学准教授と共に、カゴメ格子構造の金属化合物で観測された、電流が一方向のみ流れやすい整流効果を有する量子相を解明する新原理を発見しました。この系で発現するループ電流相をスイッチング磁場により「反転」させることで、整流効果の極性が反転することを見出しました。
几何学的フラストレーションを有する新种の超伝导体であるカゴメ金属颁蝉痴3Sb5では、时间反転対称性が破れてナノスケールの永久电流が流れるループ电流相など、多彩な新奇量子相が実现します。この系で、电流が一方向のみ流れやすくなる「整流効果」が最近発见されました。整流効果は、空间反転対称性が破れた金属で生じる现象ですが、カゴメ格子构造では破れていません。加えて微弱なスイッチング磁场により极性が反転するため、ループ电流相などの量子相に由来する「新奇な整流効果」として注目されました。しかしその理论的根拠は未解明でした。
本研究では、従来の整流効果の理论を拡张し、ループ电流のカイラリティー（回転の向き）が磁场で反転することで、整流効果の极性が反転することを明らかにしました。さらに整流効果が、ループ电流が电子の波动関数にもたらす量子几何効果により、顕着に増大することを见出しました。本研究は、カゴメ金属の重要问题であるループ电流相の正体を明らかにすると同时に、新规デバイス応用においても注目を集めています。
本研究成果は、2025年8月25日に、国际学术誌「笔狈础厂（米国科学アカデミー纪要）」に掲载されました。
【顿翱滨】
【书誌情报】
Rina Tazai, Youichi Yamakawa, Takahiro Morimoto, Hiroshi Kontani (2025). Quantum metric–induced giant and reversible nonreciprocal transport phenomena in chiral loop-current phases of kagome metals. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), 122, 35, e2503645122.
