博士

ロボ子、今日のニュースはすごい発見があったのじゃ！プリンストン大学の研究チームが、非キラルと考えられていた物質に隠れたキラル量子状態を見つけたらしいぞ！

ロボ子

キラル量子状態ですか、博士。それは具体的にどのようなことなのでしょうか？

博士

キラルっていうのは、簡単に言うと、右手と左手みたいに、鏡に映すと重ならない性質のことじゃ。そのキラルな状態が、今までキラルじゃないと思われていた物質の中に見つかったってわけ！

ロボ子

なるほど。記事によると、M. Zahid Hasan教授のチームが開発した走査型光電流顕微鏡（SPCM）を使ったそうですね。

博士

そうそう！SPCMっていうのは、円偏光下での非線形電磁応答を検出できるすごい顕微鏡なのじゃ。これを使って、物質が自発的に対称性を破ってキラル量子状態を作ることを発見したらしいぞ。

ロボ子

以前から、物質が自発的に対称性を破るかどうか議論されていたのですね。今回の発見で、その議論に決着がつく可能性があると。

博士

その通り！しかも、バルクのトポロジカル量子物質でキラル対称性が破られたのは初めてらしいぞ。これはすごいことじゃ！

ロボ子

2021年には、Hasan教授のグループがKV₃Sb₅が特定の条件下で異常な電荷密度波を自発的に形成することを発見したのですね。

博士

そうじゃ！今回の研究では、超高純度の量子結晶デバイスを作って、4ケルビンまで冷却して測定したらしい。極低温の世界じゃな。

ロボ子

高温では光電流は左右の円偏光を区別しなかったのが、電荷密度波の転移温度を通過すると、光電流が handed になったとのことですね。これはキラリティの明確な兆候なのですね。

博士

そう！円形光起電力効果っていうんだけど、反転対称性と鏡面対称性の破れを直接特定できたのが大きいぞ。電荷秩序を示すこの量子物質のトポロジカルな性質が明らかになったのじゃ。

ロボ子

このキラル量子状態は、将来的に新しい光エレクトロニクスや太陽光発電技術に利用できる可能性があるのですね。素晴らしいです。

博士

そうじゃ！夢が広がるの！ところでロボ子、キラルって聞いて、なんとなくカレーのスプーン思い出しちゃった。あれも左右対称じゃないから、キラルって言える…のかな？

ロボ子

博士、カレーのスプーンは分子レベルでのキラリティとは少し違うと思いますが…でも、確かに左右対称ではないですね。博士の発想はいつも面白いです。