中国の研究室で、磁性原子を添加したトポロジカル絶縁体の極薄薄膜が理論的予測を現実のものにした。ここでは電子がまるで理想的な高速道路を走るように材料の端を移動し、エネルギーを熱として失うことがない。Clarivateは、薛其坤率いるグループが行った2013年のこの実験こそ、2026年のノーベル物理学賞の最有力候補の一つだとしている。
通常の量子ホール効果は、電子を抵抗なく端で「踊らせる」ために強力な外部磁場を必要とする。異常版はそれを必要としない。材料内部の磁気秩序が自ら必要な条件を作り出すのだ。その結果、整数に比例する量子化伝導度が生じる。これは、巨大な磁石なしでは実験室条件下でほとんど達成不可能と考えられていた現象である。
薛其坤と同僚たちは、スピン軌道相互作用と磁性不純物がともにトポロジカル相を生み出す原子レベルで薄い薄膜を成長させた。測定は、外部磁場なしですでに特徴的な抵抗プラトーを示した。これは単に美しい物理学ではない。この効果は、現在のものより桁違いに少ないエネルギーしか消費しない電子デバイスへの道を開くものである。
電流がほとんど損失なく流れるスマートフォンやサーバーセンターを想像してほしい。こうした材料は、超効率的なメモリや論理素子の基盤となり、発熱と電気代を削減できる可能性がある。薛其坤の研究は、以前は紙の上にしか存在しなかったアイデアに実験的裏付けを与え、世界中で数百もの後続研究を刺激した。
Clarivateは、2002年以来、彼らのリストに載った89人の科学者がすでにノーベル賞を受賞していると指摘する。この予測は今年の受賞を保証するものではない——賞はしばしば遅れてやってくる——が、薛其坤の発見が、外部の「補助具」なしに物質の量子状態をいかに制御できるかという見方をすでに変えたことを強調している。
もし賞がまさに彼に贈られるなら、それは一つの実験だけでなく、未来のデバイスのエネルギー消費を一変させうるトポロジカルエレクトロニクスという分野全体の認知となるだろう。
