| 研究課題/領域番号 |
19340105
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| 研究機関 | 独立行政法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
相浦 義弘 独立行政法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (80356328)
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| 研究分担者 |
永崎 洋 独立行政法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, 主任研究員 (20242018)
増井 孝彦 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教 (10403099)
吉田 良行 独立行政法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, 研究員 (50415767)
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| キーワード | 酸化物高温超伝導体 / 角度分解光電子分光 / 酸素同位体効果 / 電子格子相互作用 / 電子構造 / キンク構造 |
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| 研究概要 |
アルミニウムなどの金属元素の超伝導についてはBCS理論で説明されました。BCS理論によると結晶中の原子の振動が「のり」として働き、電子のスピンの向きが反平行(スピン一重項)になるように電子対が形成されます。銅酸化物高温超伝導体もまたスピン一重項の対称性を持つ超伝導体であることが知られています。しかし、銅酸化物系超伝導体の「のり」が、BCS超伝導体と同様に原子の振動による「のり」であるのか、もしくは電子のスピンに由来する磁気的な新しい「のり」であるのかは、盛んな議論が続いてきました。昨年度までの電子状態における酸素同位体効果に関する角度分解光電子分光研究により、「のり」の起源が結晶中の酸素原子の振動との結合によるものであることを示しました。一方、ルテニウム酸化物超伝導体(Sr_2RuO_4)は、電子のスピンの向きが平行な電子対(スピン三重項)を形成する非常にユニークな超伝導体として注目を集めてきました。銅酸化物系超伝導体を含む新しいタイプの超伝導がどのようなメカニズムで生じるのかを理解するために、ルテニウム酸化物超伝導体における電子と電子を結びつける「のり」の成分と強さを明らかにすることが望まれてきました。
今回、角度分解光電子分光の偏光特性によりルテニウム酸化物超伝導体の異なる運動状態にある電子を選択的に可視化することに成功しました。面内の2次元的な電子構造にバンド構造の屈曲構造が観測され、その特徴的なエネルギーが中性子で示されていた結晶中の酸素の振動エネルギーと一致することから、ルテニウム酸化物超伝導体の「のり」の起源も結晶中の酸素原子の振動との結合によるものであることが示唆されました。
この結果は、銅酸化物高温超伝導体(スピン一重項)とともにルテニウム酸化物超伝導体(スピン三重項)においても、「遷移金属の2次元的な電子状態」と「結晶中の酸素原子の振動」との強い相互作用がこれら層状遷移金属酸化物の超伝導発現機構に重要な役割を示唆し、今後の超伝導の基礎研究において重要な知見を与えるものであります。
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