将来の経済覇権を左右する重要資源であるレアアースは、AI（人工知能）に用いる半導体や小型モーターの性能強化、高輝度蛍光材料、さらには脱炭素社会の実現などに向けた最先端技術に不可欠です。こうした多彩な用途を生み出す重要な要素が、希土類元素が持つ特殊な電子状態の「4f電子」です。4f電子は、原子の近くに強く局在する性質を持つ一方で、周囲を動き回る伝導電子と相互作用することで、通常の金属では見られないさまざまな量子現象を引き起こします。その代表例が「近藤効果」です。近藤効果では、局在した4f電子が持つ磁気モーメントと、物質中を動き回る伝導電子が量子力学的に相互作用します。さらに、希土類原子が結晶中に周期的に並んだ際には、近藤効果が結晶の各サイトで発生することで、通常の伝導電子よりも非常に大きな有効質量を持つ「重い電子」が形成されます。このような重い電子状態は、非従来型超伝導や量子臨界現象など、電子同士の強い相互作用によって生じる「強相関電子系」の多彩な量子現象と密接に関係しており、現代の物性物理学における重要な研究対象となっており、将来のエレクトロニクスを支える基盤になることが期待されています。
　一方、近年では、グラフェンに代表される原子数層程度の厚さを持つ低次元材料の研究が急速に発展しています。特に、捻り二層グラフェンなどに代表されるように2つの同じ層を傾けて積み重ねることや、別の種類の層を積み重ねて、その「界面」を利用することで、もとの物質単体には存在しない新しい電子状態や量子現象を人工的に生み出す研究が注目されています。物質そのものを合成するだけでなく、どの物質を組み合わせるか、どのような原子配列で接合するかといった「界面設計」によって電子状態を制御できることが大きな特徴です。こうした流れの中で注目されているのが、近藤効果を物質の界面で発現させる「界面重い電子状態」です。従来の重い電子物質では、局在した4f電子と伝導電子は基本的に同じ結晶の中に存在します。これに対して界面重い電子状態では、局在した磁気モーメントを担う電子と伝導を担う電子がいる層を分離し、その界面を越えた相互作用によって重い電子を形成することが考えられます。このような仕組みが実現すれば、異なる物質の組み合わせや界面構造を変えることで近藤効果の強さを制御し、新しい強相関量子状態を人工的に設計できる可能性があります。しかし、これまでの研究では、異なる物質の界面において重い電子状態が実際にどのように形成されているのかを直接捉えることは困難でした。そのため、もともと存在する電子状態と区別して界面に形成された電子状態を実験的に観測することが求められていました。