2021 Fiscal Year Annual Research Report
新奇量子凝縮相の探索的研究と特性解明：フラクタル超伝導とエキシトン絶縁体への挑戦
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21H01028
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Aichi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 憲昭 愛知工業大学, 工学部, 教授 (30170773)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井村 敬一郎 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (10444374)
壁谷 典幸 東北大学, 理学研究科, 助教 (70633642)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 準結晶 / エキシトン凝縮 / 近似結晶 / フラクタル超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の究極目標は、準結晶特有の電子状態（超伝導、磁性および強相関効果）の解明とblack-SmSにおけるエキシトン凝縮の実証である。準結晶に関してこれまでに得られた成果を整理し、従来の周期結晶には存在しない（未だ実証されていない）「量子臨界相」とでもいうべき状態が準結晶で発現する可能性を明らかにした。これらの成果を、英文誌 Journal of the Physical Society of Japan の Invited Review Paper に執筆した（2022年3月に脱稿し、2022年6月にオンライン版が出版）。また、価数と磁化率の同時発散/クロスオーバーを示す蔡型近似結晶を見出し、その結果を国際会議で報告した。準結晶超伝導の研究においては、当初の研究計画に従い、これまでに見いだされている超伝導近似結晶とは異なる近似度を有する超伝導近似結晶の探索を行った。その結果、1/1近似結晶と2/1近似結晶の中間の近似度を有する超伝導近似結晶（Al-Zn-Mg 2/1-1/1-1/1）を発見し、国際会議で報告した。残念ながら、試料全体が超伝導状態になるには至らなかったため、良質試料の作成が課題として残された。black-SmSにおけるエキシトン凝縮の実証研究においては、本研究で見出していた低温相転移が「エキシトン凝縮状態においては低温で自発的対称性の破れが発現する」との理論研究の結果と関係づけられることを見出した。理論研究者との（Zoomを通したオンライン）討論により、black-SmSのエキシトン凝縮の実証にさらに一歩近づいたと考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
準結晶の電子状態の解明のためには、超伝導状態だけでなく、常伝導状態における強相関効果等の理解が必要である。そのために進めてきた「準結晶における強相関効果および磁性」に関するレビュー論文の執筆を終え（2021年度3月）、2022年6月にはオンライン上で公開が為された。公開後2か月の間に1000を超えるダウンロードが為され、期待通りの成果が得られた。準結晶における電気伝導解明に関しては、低温で半導体的様相（可変領域ホッピング伝導）を示す近似結晶を発見し、現在、同様の温度依存性を示すAl-Pd-Re準結晶との比較研究を行っている。これらをまとめることにより、準結晶および近似結晶における金属-絶縁体相転移に関する議論を行うことができると期待している。準結晶超伝導（フラクタル超伝導）に関しては、新しい超伝導近似結晶の発見に至ったが、超伝導性はバルクの性質とまでは言えず、さらなる試料の純良化が必要である。black-SmSにおいては、理論研究との比較研究により、エキシトン凝縮の実証に大きく近づいたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
準結晶に関しては次の2点が課題として残されている。（１）超伝導近似結晶試料の純良化を進め、（２）手持ちの試料を用いた「常伝導状態における電気伝導性と（準結晶に対する）近似結晶の近似度の関係を明らかにする」ことである。エキシトン凝縮に関しては、black-SmSにおける実験結果と理論研究の結果との比較研究を深化させることが課題として残されている。2021年度は（新型コロナの影響により）Zoomを用いた議論に留まり、深い議論を行うには至らなかったので、次年度以降は、対面での詳細な議論を行い、共同研究の形にまで発展させていきたい。
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[Presentation] 時間角度分解光電子分光によるSmSの光誘起相転移ダイナミクス2022
Author(s)
陳奕同, 中村拓人, 渡邊浩, 鈴木剛, 任千慧, 劉珂成, 鐘益桂, 金井輝人, 板谷治郎, 辛埴, 岡﨑浩三, 井村敬一郎, 鈴木博之, 佐藤憲昭, 木村真一
Organizer
日本物理学会 第77回年次大会
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[Presentation] 岡山県産鉱物逸見石の水素結合ネットワークと磁性2021
Author(s)
山本孟, 坂倉輝俊, Harald O. Jeschke, 壁谷典幸, 林哉汰, 石川裕也, 藤井裕, 岸本俊二, 佐賀山基, 重松圭, 東正樹, 落合明, 野田幸男, 木村宏之
Organizer
日本物理学会 2021年秋季大会
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