2023 年度研究成果報告書

軌道自由度がもたらす銅酸化物高温超伝導体の新展開の理論

研究課題

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研究課題/領域番号	20K03847
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関	立命館大学
研究代表者	渡部洋立命館大学, 総合科学技術研究機構, 研究員 (50571238)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード	銅酸化物高温超伝導体 / 軌道自由度 / 強相関電子系 / 変分モンテカルロ法
研究成果の概要	ある温度以下で電気抵抗が消失する超伝導現象は、物性物理学の中心的テーマとして広く研究されている。特に1986年に発見された銅酸化物高温超伝導体は従来のものをはるかに超える高い転移温度を持ち、基礎・応用の両面で革命的な進展をもたらした。本研究では銅酸化物高温超伝導体の発現機構においてこれまで見逃されがちだった電子の軌道自由度を適切に取り込んだ理論モデルを大規模な数値計算によって解析し、未解明だった複数の事象を説明することに成功した。この成果は銅酸化物高温超伝導体の新展開につながるとともに、新たな超伝導物質の創製や強相関電子系全般のさらなる理解にもつながると期待される。
自由記述の分野	強相関電子系における超伝導
研究成果の学術的意義や社会的意義	従来の理論では銅酸化物高温超伝導体の転移温度の物質依存性や、超伝導の周辺で観測されるストライプ状態を説明することは困難であった。本研究では電子の軌道自由度の効果を詳細に調べ、超伝導を主導する軌道と阻害する軌道を明確にすることで上記の困難を解決することに成功した。これによりさらなる転移温度の向上の指針を示すことが可能になった。また、得られた知見が有機超伝導体など他の超伝導物質の理解にもつながり、より広範な理論体系の構築に貢献できると期待される。