独立行政法人理化学研究所（野依良治理事長）と学校法人東邦大学（伊藤元博理事長）は、有機導体※1α-(BEDT-TTF)2I3※2が、世界で初めて多層状単結晶で実現したゼロギャップ電気伝導体※3であることを実験的に実証しました。理研基幹研究所加藤分子物性研究室の田嶋尚也専任研究員、加藤礼三主任研究員、東邦大学理学部物理学科の梶田晃示教授らの研究グループによる成果です。
　ゼロギャップ電気伝導体は、2005年にグラフィン※4で実現され、大変注目を集めています。これは、素粒子のニュ－トリノ※5と同様、質量ゼロの電子が固体の中に存在し、電気伝導の主役となって、通常の金属や半導体では見られない電気伝導特性や新奇の量子効果を示すためです。一方、研究チームはそれよりも前から、二次元層状構造の有機導体α-(BEDT-TTF)2I3が、金属や半導体と異なるまったく新しいタイプの電気伝導体であることを発見していました。グラフィン実現と同時期に、この物質がゼロギャップ電気伝導体であるという理論が報告されました。この物質をゼロギャップ電気伝導体ととらえると、温度によらず電気抵抗が一定、などの特異な電気的性質や振る舞いを無理なく説明することができます。しかし、本当にゼロギャップ電気伝導体であるという決定的な実験的証拠は、これまで得られていませんでした。
　通常、磁場をかけると固体中の電子のエネルギーは、とびとびの値しかとれなくなります。これをランダウ準位※6と呼びます。ゼロギャップ電気伝導体では、ゼロモードと呼ばれる特別なランダウ準位が、エネルギーギャップがゼロの位置に磁場によらず常に現れることが特長です。研究チームは今回、α-(BEDT-TTF)2I3の層間方向の電気抵抗を100mK（ミリケルビン＝－272.9℃）という極低温状態の磁場下で調べ、このゼロモードを観測することに成功しました。観測結果は、この有機導体物質が確かにゼロギャップ電子系であることの決定的な証拠となりました。グラフィンは、炭素からなる層構造のグラファイト※4を1層だけにした特殊物質です。一方、α-(BEDT-TTF)2I3は、多層状単結晶でゼロギャップ電気伝導体の特性を示した世界で初めての物質となります。今後、この物質を舞台に、ゼロギャップ電気伝導体における電子の性質を解明し、さらにはFET（電界効果トランジスタ）や熱電材料などの新たな電子機能を持つ分子性デバイスの展開が期待されます。
　本研究成果は、米国の科学雑誌『Physical Review Letters』（5月1日号：日本時間5月2日）に掲載されるに先立ち、オンライン版（4月30日付け：日本時間5月1日）に掲載される予定です。