物性物理学：トポロジカルなカゴメ磁性体と超伝導体

カゴメ格子は、その電子構造にディラックフェルミオン、平坦バンド、ファン・ホーブ特異点を自然に備えている。ディラックフェルミオンはトポロジーを符号化し、平坦バンドは磁性などの相関現象に有利で、ファン・ホーブ特異点は長距離多体秩序に向かう不安定性をもたらす可能性があり、これらを合わせると、エキゾチックな性質を伴う一連のトポロジカルカゴメ磁性体やトポロジカルカゴメ超伝導体の実現と発見が可能になる。カゴメ物質探索の最近の進展によって、幾何学、トポロジー、スピン、相関の間の量子的相互作用に起因する豊かな創発現象が明らかになってきた。本論文では、カゴメ格子の基本概念から始めて、トポロジカルなチャーン磁性やワイル磁性の実現、さまざまなフラットバンド多体相関、そして非従来型の電荷密度波や超伝導の謎まで、この分野の重要な発展を概観する。我々は、理論的アイデアと実験的観測のつながり、カゴメ磁性体やカゴメ超伝導体の内部での量子相互作用の結び付きのみならず、トポロジカル絶縁体、トポロジカル超伝導体、ワイル半金属、高温超伝導体における概念とそれらの関連を浮き彫りにする。こうした進歩は、さまざまなバルク物質においてトポロジカル量子物理と相関多体系物理を幅広く橋渡しし、トポロジカル量子物質の最前線を大きく前進させる。

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