<講義ノート>グラフェンと2次元物質

Abstract

グラフェンは炭素の一形態であり、グラファイト1原子層だけから成る薄膜である。2004年に発見されたこの物質は、厚さ数オングストロームの極めて薄い物質でありながら、高い電気伝導性や機械的強靭性を誇り、未来の物質材料としても注目される。グラフェンにおける電子のバンド構造は「質量の無いディラック電子」と呼ばれる特別な構造を持っており、トポロジーの異常に起因して様々な特異な物性をもたらす。また近年ではグラフェン同士を回転させて重ねた「ツイスト2層グラフェン」ではモアレパターンに起因すると思われる超伝導が観測されており、新たな展開を迎えている。この講義ノートでは、グラフェンの電子的性質を記述するDirac方程式を基本として、グラフェン及び関連物質(ツイスト2層グラフェンほか)の基本的な性質とトポロジカル物性を紹介する。