大阪大学大学院基礎工学研究科の特別研究学生メイヨー アレックス浩氏（東京大学大学院工学系研究科 博士後期課程）、高橋英史助教、石渡晋太郎教授らの研究グループは、ユーロピウムとリンからなる磁性半金属において、複数のトポロジカル量子相の磁場による生成と制御に世界で初めて成功しました。

グラフェンに代表されるトポロジカル半金属と呼ばれる物質群は、質量のないニュートリノやモノポール（磁気単極子）とよく似た振る舞いを示す風変わりな電子集団を内包するため、非散逸輸送などの新奇な量子現象を示すことが期待されています。このような新奇現象を実現するには、風変わりな電子集団を内包するトポロジカル量子相を磁場などの外場で生成・制御できることが望ましいですが、トポロジカル量子相と磁性の関係は単純ではないため、その実現は困難でした。

今回、石渡教授らの研究グループは、新しい層状磁性半金属α-EuP3の単結晶を数万気圧の高圧下で育成することに成功し、ユーロピウムの大きな磁気モーメントの方向を磁場制御することによって、巨大異常ホール効果を示すノーダルライン半金属相と負磁気抵抗効果を示すワイル半金属相を選択的に生成することに成功しました。これにより、超省エネ・高速電子デバイスなどの将来の情報技術への応用につながる新たなトポロジカル物質の開発が加速するものと期待されます。本研究成果は、米国科学誌「Physical Review X」に、2022年2月19日（土）午前0時 （日本時間）に公開されました。