ベイズ推定を用いた新たな電子構造の解析法を開発
トポロジカル絶縁体などを巡る数々の論争の決着へ

発表のポイント

• 新規開発の手法により、膨大な数のパラメータを持つ電子構造の全貌を明確化
• トポロジカル絶縁体における長年の問題を解決するための突破口に
• 原子層物質や超伝導体などより広範な機能性材料の解析にも適用可能

概要

電気が流れる、磁石につく、透明不透明、といった物質の性質は、物質中の電子の振る舞いによって決まります。しかし従来の方法では、膨大な数のパラメータを持つ電子構造の全貌を明らかにすることが困難でした。

東北大学材料科学高等研究所の佐藤宇史教授、九州大学情報基盤研究開発センターの徳田悟助教、京都産業大学理学部の瀬川耕司教授、ドイツ ケルン大学の安藤陽一教授、産業技術総合研究所 産総研・東北大 数理先端材料モデリングオープンイノベーションラボラトリ（MathAM-OIL）の中西毅ラボ長らの研究グループは、IT分野などで幅広く用いられている「ベイズ推定」という統計学的手法を用いて電子構造の全貌を明らかにする新しい解析方法を開発しました。本手法により、近年提唱された「トポロジカル絶縁体」と呼ばれる新奇物質における、相対論的ディラック電子の質量を10年越しに正確に決定することに成功しました。本解析法は、トポロジカル絶縁体だけでなく様々な機能性材料に対しても広く適用可能で、次世代放射光などによって得られる電子構造データの解析にも役に立つと期待されます。

本研究成果は、ネイチャー系英国科学誌Communications Physicsの2021年7月27日号で公開されました。

論文情報
雑誌名：「Communications Physics」
論文タイトル：Unveiling quasiparticle dynamics of topological insulators through Bayesian modelling
著者： Satoru Tokuda, Seigo Souma, Kouji Segawa, Takashi Takahashi, Yoichi Ando, Takeshi Nakanishi, and Takafumi Sato
DOI番号：10.1038/s42005-021-00673-6

リンク
プレスリリース (東北大学Webサイト)