物理学教室 談話会（6月19日）
コロキウム・談話会 2025/06/18
講 演 者 ：Prof. Zhi-Xun Shen
所 属：Departments of Physics and Applied Physics Stanford University, California, USA,
タイトル：Local probe of bulk and edge states in a fractional Chern insulator
日 時：2025年6月19日（木）10:30～ (JST)
場 所：東京大学理学部1号館 207号室
| 【講演者紹介】
Zhi-Xun Shen教授は、量子物質の研究で国際的に非常に著名な物理学者です。高温超伝導体、トポロジカル量子相、新しい2次元材料などを対象に角度分解光電子分光法（ARPES）を用いて様々な先駆的な研究を行ってこられました。また、ナノスケールで電子特性をマッピングすることが可能なマイクロ波インピーダンス顕微鏡の開発も行っておられます。米国科学アカデミー会員であり、オリバー・E・バックリー賞やE.O.ローレンス賞などの権威ある賞を多数受賞されておられます。 |
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| 【講演内容】
分数チャーン絶縁体(FCI状態)におけるエッジ状態の研究から、トポロジカル相転移、分数統計性について実験的に議論する。具体的には、マイクロ波インピーダンス顕微鏡の開発と、それを用いたトポロジカル物質（特にツイストしたMoTe2におけるFCI状態）の研究を紹介する。特に、FCI状態では絶縁性のバルク状態と導電性のエッジ状態を観測した。またキャリア密度の調整により、FCI状態が金属状態にトポロジカル相転移する様子を観測した。さらにトポロジカル相転移に伴うエッジ状態の変化を調べることにより、異なる分数次数を持つドメインの存在も明らかになった。これは、ゼロ磁場下で異なるエニオン状態間の一次元インターフェースが存在する可能性を示唆している。 |
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| We describe the development of microwave impedance microscopy and its applications to a wide range of topological materials. After a general introduction, we focus on the fractional Chern insulator state (FCI) edge states in twisted MoTe2. By tuning the carrier density, we observe the system evolving between metallic and FCI states, the latter of which exhibits insulating bulk and conductive edges as expected from bulk-boundary correspondence. We also observe the evolution of edge states across the topological phase transition from an incompressible Chern insulator state to a metal and finally to a putative charge ordered insulating state as a function of interlayer electric field. The local measurement further reveals tantalizing prospects of neighboring domains with different fractional orders. These findings pave the way for research into topologically protected 1D interfaces between various anyonic states at zero magnetic field. Additional studies as a function of magnetic field, displacement field and twist angles will be discussed.
References Zhurun Ji, Heonjoon Park, Mark E. Barber, Chaowei Hu, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Jiun-Haw Chu, Xiaodong Xu, Zhi-xun Shen; Local probe of bulk and edge states in a fractional Chern insulator; Nature 2024; Nature 635 (8039), 578-583 (2024) |
