| 研究課題/領域番号 |
23K20823
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| 補助金の研究課題番号 |
21H01028 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 愛知工業大学 |
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研究代表者 |
佐藤 憲昭 愛知工業大学, 工学部, 教授 (30170773)
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| 研究分担者 |
井村 敬一郎 名古屋大学, 教養教育院, 講師 (10444374)
壁谷 典幸 東北大学, 理学研究科, 助教 (70633642)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
2024年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2023年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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| キーワード | ボース凝縮 / エキシトン絶縁体 / フラクタル超伝導 / 準結晶 / 価数揺動 / エキシトン凝縮 / 近似結晶 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
準結晶は、（周期）結晶、アモルファス固体についで発見された第３の固体である。超伝導は、（周期）結晶やアモルファス金属中で発現するユビキタスな現象であるが、準結晶中で発見されたのは2018年であり（フラクタル超伝導と呼ばれる）、その本性が従来の超伝導と同じであるかは未解明である。また、超伝導と類似した現象である「エキシトン凝縮」（ボース・アインシュタイン凝縮の一種）は、（周期）結晶中で発現する可能性が理論的に予言されているが、実験的には未だ見いだされていない。本研究では、フラクタル超伝導とエキシトン凝縮に焦点を当て、ボース凝縮に関する難問の解決を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題の対象物質は、エキシトン絶縁体の候補物質であるblack-SmSと、準結晶で最初に発見された超伝導体であるAl-Zn-Mg合金である。それらに対し、種々の物性計測を極低温下で行い、以下の成果を得た。
（１）本研究課題開始以前に、black-SmSが低温で奇妙な電気抵抗異常を示すことを見出していたが、その異常が何に起因するものなのかは全く不明であった。特に、それがエキシトン凝縮と関係があるかも未解明であった。そこで、この低温異常の正体を明らかにすべく、電流を流さない状態で電圧の温度依存性を測定した。その結果、この低温異常には（電流が流れていないにも関わらず）電圧の発生が伴うことが明らかとなった。このことより、この低温異常の起源は、電気双極子の空間秩序であり、空間対称性の破れを伴う相転移であると考えられる。この成果は、ごく最近明らかにされたエキシトン凝縮に関する理論と整合することも明らかとなった。
（２）フラクタル超伝導体Al-Zn-Mgの超伝導は、常圧における比熱や上部臨界磁場の温度依存性を見る限り、周期結晶で発現する弱結合超伝導（BCS超伝導）で理解可能であると考えられる。BCS超伝導とは異なる振る舞いが存在するかを調べるため、超伝導転移温度の圧力依存性を測定した。その結果、準結晶超伝導転移温度は、1/1および2/1近似結晶と同様の圧力効果を示すことが明らかとなった。このことは、圧力依存性にも準周期性が絡んでいないことを示す。ただし、圧力依存性の大きさには、1/1近似結晶と準結晶との間に（定量的）相違があることが見いだされた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
エキシトン絶縁体の候補物質であるblack-SmSに対しては、予想した通り、エキシトン凝縮が発現していることが明らかになりつつある。フラクタル超伝導に対しても1/1近似結晶との定量的相違点を見出すことができた。一方、定量的相違点を見出すには至っておらず、今後の課題として残されている。
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| 今後の研究の推進方策 |
black-SmSに対しては上記成果を論文としてまとめる予定である。これにより、所期の目的が達成されるであろう。フラクタル超伝導に関しても成果を論文としてまとめるが、近似結晶と準結晶に定性的相違点がないか、引き続き探索する。
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