主要成果
2026年カブリ賞ナノサイエンス部門は、エヴァ・アンドレイ教授、パブロ・ハリロ＝ヘレロ教授、アラン・マクドナルド教授の3名に対し、原子層のわずかなねじれが物質の量子状態を根本的に変える「ツイストロニクス」という画期的な分野を開拓した功績を称え、授与されました。彼らの研究は、グラフェン層間の角度が電子特性に劇的な影響を与えることを実証し、量子材料科学の新たな地平を切り開きました。
技術・臨床詳細
「ツイストロニクス」とは、二次元材料、特にグラフェンなどの原子的に薄い層を重ね合わせ、その層間に微小な回転角度（ねじれ角）を導入することで、全く新しい電子特性や量子現象を発現させる技術です。アンドレイ教授らは、グラフェン二層をわずか1.1度の「魔法角」でねじると、超伝導性や絶縁体転移といった特異な量子現象が発現することを実験的に初めて観測しました。ハリロ＝ヘレロ教授は、このねじれ角の精密な制御が、材料の電気的、磁気的、光学的特性を劇的に調整可能にすることを示しました。マクドナルド教授は、理論物理学の観点から、これらの現象を説明する画期的な理論モデルを構築し、ねじれ角と電子バンド構造の変化との間の数学的関係性を明らかにしました。この現象は、単なる材料の組み合わせでは実現できない新しい物性を示し、特に超伝導材料の設計における新たなパラダイムを提供します。
背景・業界文脈
量子材料科学は、物理学の最も活発な分野の一つであり、電子の挙動を根本的に理解し、新たな機能を持つ材料を開発することを目指しています。従来、材料の特性は主にその化学組成や結晶構造によって決定されると考えられてきましたが、「ツイストロニクス」の発見は、層間の幾何学的配置という新たな自由度が物質特性に深く影響を与えることを示しました。これは、単なる微細加工技術の進歩を超え、物質設計の概念自体を拡張するものです。この研究は、量子コンピューティング、エネルギー貯蔵、高性能センサーなど、様々な最先端技術の基盤となる可能性を秘めており、世界中の研究機関や企業がこの分野への投資を加速させています。
今後の展望
2026年カブリ賞の授与は、「ツイストロニクス」分野の重要性と将来性を改めて世界に知らしめるものです。今後、この分野はさらに拡大し、グラフェン以外の様々な2D材料（例：二硫化モリブデン、窒化ホウ素など）への応用や、より複雑な多層構造を用いた新機能材料の開発が加速すると予測されます。これにより、室温超伝導体、トポロジカル量子コンピュータの基本要素、高効率な光電子デバイスなど、これまで実現不可能と考えられていた技術のブレークスルーが期待されます。この研究は、基礎科学が技術革新にどのように貢献し、未来社会を形作るかを示す模範的な事例となるでしょう。
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