トポロジカル物質：トポロジカルらせん鎖に由来するエッジ状態の観測

トポロジーの概念の導入によって、物質分類は一変し、トポロジカル絶縁体やディラック・ワイル半金属の発見につながった。トポロジカル物質を支える最も基本的な理論の1つが、スー・シュリーファー・ヒーガー（SSH）模型であり、この模型は、トポロジカル絶縁体が知られる数十年前の1979年に、導電性高分子を記述するために開発された。SSH模型は、既知の二次元や三次元のトポロジカル絶縁体の大多数とは異なり、鎖の端点にトポロジカル束縛状態を生じる一次元のトポロジカル絶縁体の類似体を予言している。他に類を見ないこの極めて重要な状態を確かめるには、束縛状態に由来する低エネルギー励起を突き止めることが重要であるが、適切なプラットフォームが存在しないことに起因して、固体ではこれまで知られていなかった。今回我々は、単体のテルルにおける創発的な束縛状態を支える特異な電子状態を報告する。テルルの一重らせんは、SSH鎖の拡張版を実現するものとして最近提唱されているものである。我々は、マイクロ集光ビームを用いたスピンおよび角度分解光電子分光法を用いて、(0001)面のエッジに閉じ込められたスピン偏極ギャップ内状態の存在を示した。密度汎関数理論計算を行ったところ、これらの状態がSSHテルル鎖の一次元配列に由来する相互作用した束縛状態に起因することが示された。固体中のらせんは、SSH鎖に付随するエキゾチックな特性を調べるための、そして次元の制御を通じてトポロジカル相を探索するための、有望な実験プラットフォームである。

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