トポロジカル絶縁体は、結晶表面でスピンのそろった電子が散乱を受けずに高速で運動する特異な状態にあることから注目を集めています。本研究では、トポロジカル結晶絶縁体であるSnTe（テルル化錫）と身近な鉄とを接合した試料において、両者の境界面で鉄の強磁性の性質がSnTe側に「染み出す」ことで、SnTe表面で電子のスピンがそろう強磁性の状態であることを中性子を用いた観測（偏極中性子反射率測定）で明らかにしました。トポロジカル絶縁体の中でも比較的新しい種類であるトポロジカル結晶絶縁体で強磁性の染み出しが観測されたのは初めてであり、超低消費電力デバイスなどへの応用が期待されます。

>トポロジカル結晶絶縁体への強磁性の染み出しを初めて観測〜超省エネデバイス実現に道筋〜

　円偏光発光（Circularly Polarized Luminescence, CPL）は、偏光面が右または左回りに回転しながら伝搬するキラル（鏡像異性）な光が生じる現象で、立体視デバイスや量子コンピュータへの応用が期待されています。分子や分子集合体から発生するCPLには角度依存性があることが長らく予測されてきましたが、実証はされていませんでした。

　今回、本研究グループは、キラルな側鎖を持つπ共役ポリマーの自己組織化により、巨大な非対称強度でCPLを示す有機マイクロ球体を作製することに成功しました。また、このマイクロ球体は、外形は等方的な球体形状であるにも関わらず、内部に、ねじれ双極型配向と呼ばれる異方的ならせん分子配向が形成していることを見いだしました。さらに、マイクロ球体1粒子の角度分解CPLを計測した結果、分子配向方向に対するCPLの角度依存性の実験的な実証に成功しました。

　本研究は、次世代型の光技術に有用な異方性円偏光発光マイクロ素子の開発につながるとともに、キラルな光物質相互作用やトポロジカル欠陥の学理を調査するための理想的な研究対象となることが期待されます。

>有機マイクロ球体から発生する円偏光発光の角度依存性を実証

持続可能な社会の実現に向け、環境への負荷が少ない材料や合成法の開発が求められています。その一つとして注目されているのが、藻類が作る炭化水素（オイル）です。藻類は、オイルを作り出す過程で二酸化炭素（CO₂）を吸収するため、製造に伴うCO₂排出量が差し引きでマイナスとなる「カーボンネガティブ材料」になることが期待されています。化石燃料に替えて活用すれば、地球温暖化対策にも有益です。

本研究では、この藻類オイルや植物由来の精油成分など持続生産可能な資源と、石油の精製過程などで生じる余剰資源のイオウから、赤外光透過性とゴムのような弾力性を併せ持つ高分子材料を開発しました。原料を混ぜ合わせて加熱するだけの簡単なプロセスで合成することができ、原料と製造方法の両面から環境負荷の低い材料と言えます。また、任意の形に成型できる加工性の高さも特色です。

今回、この材料をレンズ形状に加工し、伸縮させることで、赤外光の焦点位置を調節することにも成功しました。この機能を活用すれば、複雑で高価な機械式レンズ駆動機構を簡略化できます。

赤外光用のレンズは、遠隔監視用カメラや安全・防犯のためのセキュリティカメラ、工業製品の検査装置用カメラなど、幅広い用途で活用されています。ＩＴ化、ネットワーク化の進展とともに、その重要性は増々高まるものと考えられます。しかし、従来の材料は加工が難しく、高価でした。

今回の研究成果は、加工が容易で安価な赤外光透過材料の開発という、社会のニーズに応える端緒となることが期待されます。

>赤外光を通すバイオマス新素材開発