田中雅明教授、大学院工学系研究科のレ・デゥック・アイン准教授らの研究グループはトポロジカルDirac半金属α-Sn薄膜の任意の位置にレーザ照射を行い、高品質に任意形状の超伝導金属β-Snを形成し、原子レベルで平坦なα-Sn/β-Sn平面ヘテロ構造を作製する手法を開発しました。集束レーザを当てたα-Sn領域は熱により、β-Snへ相転移し、臨界温度3.7Kの超伝導を示します。α-Sn薄膜中に作製したβ-Snナノ細線構造では、磁場ゼロでも、電流の向きによって超伝導と常伝導状態が切り替わる超伝導ダイオード効果を発現し、さらに磁場を加えると最大整流率10.8%を達成しました。これまでトポロジカル物質と超伝導体からなる高品質界面の形成は、量子デバイスを開発する上で困難な課題でしたが、今回の成果は、これまでの困難性を解決し、大面積かつ量産展開可能なシンプルかつ低コストな超伝導デバイス・量子回路の加工法を提供するものです。最新の成果論文は３月３日付「Advanced Materials」電子版に掲載されました。
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