トポロジカル状態を示すハニカム格子の模式図。最近接格子点は実線で結ばれ、緑と赤のボンドはそれぞれホッピングエネルギーの小さい箇所と大きい箇所を表している。次近接格子点は点線で示されている。緑ボンドで囲まれる6員環が人工原子と見なすことができ、反時計回りと時計回りのｐ原子軌道とｄ原子軌道を持つ。
（国）物質・材料研究機構は4月14日、原子がハニカム状に並んだグラフェン等の材料で、トポロジカル特性と呼ばれる状態が発現する新たな原理を解明したと発表した。新規の量子機能の開拓と、それを応用したナノデバイス開発への展開が期待される成果という。
結晶内部は絶縁体だが、その表面や縁で電流やスピン流が流れる状態をトポロジカル状態という。こうした状態を示すトポロジカル絶縁体は、エレクトロニクスの次の代のスピントロニクスを担う材料として、その探索が最先端の研究課題の一つになっている。
トポロジカル特性に関するこれまでの研究によると、ハニカム状の6角形を構成する格子の２番目に近い格子点間、いわゆる次近接格子点間における電子ホッピング（イオンの周りをまわっている電子が隣のイオンの方に飛び移ること）に伴う作用によってトポロジカル状態が発現することが判明しているが、非常に低い温度でしか実現されておらず、トポロジカル状態の観測は難しかった。
研究グループは今回、ハニカム格子点間の最も近い、いわゆる最近接格子点間の電子ホッピングエネルギーの強弱に着目し、ハニカムの格子点をすべて6個の原子から成る6員環に分けて、6員環の内部に比べ6員環同士間のホッピングエネルギーを強くすると、それだけでトポロジカル状態が実現されることを理論的に解明した。
この方法で得られるトポロジカル状態は非常に安定で、高温でも機能するトポロジカル特性が実現可能になると考えられるという。
