| 研究課題/領域番号 |
18H01177
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
笠原 成 京都大学, 理学研究科, 特定准教授 (10425556)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 銅酸化物高温超伝導体 / 擬ギャップ相 / 電子ネマティック転移 / 回転対称性の破れ / 磁気トルク / イリジウム酸化物 / 隠れた秩序 |
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| 研究実績の概要 |
銅酸化物高温超伝導体の30年に渡る膨大な研究において、アンダードープ領域に広く出現する擬ギャップ状態の解明は、現代物理学における最重要課題の一つである。本研究では、近年、新たな展開を迎えている銅酸化物超伝導体の擬ギャップ問題に対し、最高感度の磁気トルク測定を駆使することで、擬ギャップ状態における相転移現象と対称性の破れを解明することを目的としている。
本年度の研究では、前年度までに得られた正方晶構造をもつ銅酸化物高温超伝導体Hg1201の擬ギャップ相で見出された対角方向への電子ネマティック相転移に関して、論文公表を行った[H. Murayama et al., Nat. Commun.]。さらに5dイリジウム酸化物Sr2IrO4において最近注目を集めている隠れた秩序状態と呼ばれる未知の電子状態についての研究に取り組んだ。
Sr2IrO4は、銅酸化物高温超伝導体の母物質であるLa2CuO4と非常に類似した結晶構造・電子構造・磁気構造を持ち、スピン軌道相互作用によって誘起されるJ = 1/2の反強磁性モット絶縁体となる。更に、そのIrサイトをRhに置換したSr2Ir1-xRhxO4では、反強磁性相よりも高温において「隠れた秩序」と呼ばれる未知の電子状態が形成されていることが議論され始めており、そこでは時間および空間反転対称性の破れた特異な電子状態が指摘されている。これらの特徴は銅酸化物高温超伝導体の擬ギャップ相と酷似しており、その詳細を明らかにし、そこで得られた知見を銅酸化物高温超伝導体の擬ギャップ相と対比することで、反共磁性モット絶縁相近傍における新奇電子状態に関する普遍性の解明と多様性の分類につながると期待される。本研究では隠れた秩序状態の詳細を解明するため、電子系の面内回転対称性の破れに敏感な超高感度の磁気トルク測定を行い、隠れた秩序状態において、回転対称性の破れた電子状態が実現していることを熱力学的に見出した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
銅酸化物高温超伝導体における擬ギャップ相に関して、Hg1201の擬ギャップ状態において回転対称性を破る電子ネマティック転移が明らかになり、さらにそのネマティシティは、Cu-O-Cuボンド方向から45度傾いた対角方向へと発達することが明らかになった。これらは擬ギャップ相の微視的起源が電化密度波とは異なることを意味しており、擬ギャップ状態の微視的起源を明らかにする上で極めて重要な結果と考えられる。さらに、新しい系として、5dイリジウム酸化物Sr2IrO4の隠れた秩序状態において、回転対称性の破れた電子状態が明らかになってきた。これらは当初の研究計画の予想を超えるものであり、研究は当初の計画以上に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在取り組んでいる5dイリジウム酸化物Sr2IrO4の隠れた秩序状態の研究に継続して取り組む。特に、磁気トルクの測定に加えて、これと相補的であり、ネマティック揺らぎを捉えることが可能である弾性抵抗測定に取り組む。
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