物性物理学：電荷中性グラフェンにおける長距離非トポロジカルエッジ電流
Nature 593, 7860 doi: 10.1038/s41586-021-03501-7
ファンデルワールスヘテロ構造は、数多くの独特な電子特性を示す。予想される古典的な電荷キャリア流から遠く離れて配置された接点において電圧を測定する非局所的測定は、無散逸スピン・バレー輸送、トポロジカル電荷中性流、流体力学的な流れ、ヘリカルエッジモードなどの、新奇輸送機構の探索に広く用いられてきた。これまでに、単層グラフェン、2層グラフェン、数層グラフェン、遷移金属ジカルコゲニド、モアレ超格子で、著しい非局所効果が見られることが分かっている。しかし、こうした効果の起源は活発な議論の的になっている。特にグラフェンは、電荷中性において巨大非局所性という顕著な挙動を示し、これについては相反する説明が集まってきている。今回我々は、オンティップ超伝導量子干渉素子（SQUID-on-tip）を用いたナノスケールの熱撮像と走査型ゲート撮像によって、グラフェンエッジにおいて一般的に生じる電荷蓄積が、巨大非局所性につながり、長距離電流を担持する狭い伝導チャネルを生じさせることを実証する。意外にも、エッジコンダクタンスは、ゼロ磁場では電流の流れにほとんど影響を及ぼさないが、中程度の磁場ではエッジ輸送とバルク輸送の磁場誘起分離につながることが分かった。結果として生じる、電荷中性点および電荷中性点から離れた点における巨大非局所性は、電荷が大域的電場に逆らって流れることのできる、エッジの乱れに敏感なエキゾチックな流れパターンを生み出す。観測された一次元エッジ輸送は、一般的かつ非トポロジカルで、多くの電子系において非局所的輸送を担持すると予想されており、これによって、数多くの議論に関する知見が得られ、そうした知見と系のエッジにおける長距離誘導電子状態が関連付けられる。
