プレスリリース・研究成果

銅酸化物高温超伝導体で2次元の強磁性ゆらぎを世界で初めて観測 ― 高温超伝導体の磁性状態の全貌を解明―

2018/08/03

発表のポイント

  • 反強磁性ゆらぎが主役を担ってきた高温超伝導銅酸化物において、2次元の強磁性ゆらぎを初めて観測。
  • 高温超伝導銅酸化物において、キャリアの注入とともに反強磁性から強磁性へと磁性状態が変化することを解明。
  • 強磁性ゆらぎが高温超伝導を阻害している可能性を提案。

概要

 銅酸化物の高温超伝導体では、反強磁性の絶縁体である母物質に正孔または電子キャリアを注入することで超伝導が発現しますが、大量にキャリアを注入すると超伝導が消失する原因はわかっていませんでした。
 今回、東北大学金属材料研究所の宮坂等教授は、上智大学理工学部機能創造理工学科の足立教授の研究グループ、東北大学大学院工学研究科、理化学研究所仁科加速器科学研究センター、高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所、J-PARCセンターとの共同研究で、大量に正孔を注入した銅酸化物で2次元の強磁性ゆらぎを世界で初めて観測しました。これは、キャリアの注入とともに反強磁性から強磁性へと磁性状態が変化することを意味し、銅酸化物の磁性状態の全貌を明らかにしたものです。また、超伝導が大きく抑制された物質で強磁性ゆらぎが観測されたことから、強磁性ゆらぎが高温超伝導を阻害している可能性を示しています。本成果は、高温超伝導に対する強磁性ゆらぎの関わりを新たに示す重要な成果です。

 本成果の詳細は、2018年8月1日に米国物理学誌「Physical Review Letters」でオンライン公開されました。

 詳細1: プレスリリース本文 [PDF: 628KB]

 詳細2: Physical Review Letters ウェブサイト [10.1103/PhysRevLett.121.057002 ]

 

a 波長変換(第二高調波発生) b 光増幅(誘導放出) の模式図
c 超伝導体の非線形フォトニクスの概念図

超伝導が消失した物質における磁化の磁場変化。磁性のゆらぎがない場合(300 K)は直線的な変化を示しますが、強磁性ゆらぎが発達すると(0.5 K)S字型の変化を示します。