| 研究課題/領域番号 |
26247057
|
|---|
| 研究機関 | 東京大学 |
|---|
研究代表者 |
青木 秀夫 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50114351)
|
|---|
| 研究分担者 |
黒木 和彦 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10242091)
永崎 洋 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門超伝導エレクトロニクスグループ, 研究グループ長 (20242018)
島野 亮 東京大学, 低温センター, 教授 (40262042)
秋光 純 岡山大学, エネルギー環境新素材拠点, 特任教授 (80013522)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
|
| キーワード | 超伝導材料・素子 / 強相関電子系 |
|---|
| 研究実績の概要 |
平衡での超伝導に関して、理論サイドでは、(1)銅酸化物高温超伝導体のTcが、キャリア濃度に対してドーム状になる実験事実について、DMFT（動的平均場理論）とFLEX（揺らぎ交換近似）を組み合わせる手法を新たに開発・適用することによりTcドームの再現に成功した。(2)銅酸化物のTcの電子・ホール非対称性の起源を、TPSC法をdp模型に適用して明らかにした。(3)非連結フェルミ面をもつ二層ハバード模型の超伝導転移温度をFLEXを用いて計算し、Tcの最大値がホッピングの1/10程度（～室温)になることを示した。これに対する物質探索として、NiとCo酸化物に対する第一原理計算を行った。
実験サイドでは、(1)水銀系超伝導銅酸化物において、大気圧ではキャリア不足の物質が22万気圧では-120℃の超伝導を示すことを確認した。(2)新物質（Ln,Ca)2NiO4（Ln=Sm,Eu,Gd,Tb)を高圧合成法を用いて合成し、超伝導出現の可能性を探った。(3)銅酸化物超伝導体と同じ結晶構造を持つイリジウム化合物は、強いスピン軌道相互作用に起因する新しいモット絶縁体であるが、メカニカルアロイング法を用いることにより固溶領域の拡大に成功した。
非平衡での超伝導に関して、理論サイドでは、電子とフォノンが結合している系を非平衡にすると、電子・フォノン結合の強さに応じて緩和過程が異なることを見出した。超伝導体におけるヒッグス・モードの理論を構築した。電子・フォノン結合系におけるヒッグス・モードの特徴を明らかにした。実験サイドでは、最適ドープの銅酸化物高温超伝導体を高強度テラヘルツ波パルスにより励起し、超伝導秩序のコヒーレントな振動の観測に成功した。2バンド超伝導体MgB2に対して、テラヘルツ第三高調波発生の実験を行い、ヒッグスモードを示唆する共鳴現象の観測に成功した。
|
| 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
高温超伝導体の理解や実験的制御については、かなり全体像が明らかになりつつある感触をえている。新たな超伝導の模型についても、さまざまな方向性で探索しており、理解が進んでいる。一方、設計されたものを新物質で合成、という点に関しては、試みは進行はしているものの、理想的な状況と比べるとまだ離れている場合が多い。光励起非平衡の実験に必要な高強度テラヘルツ波光源の開発は順調に進み、超伝導転移温度以下で、研究計画当初に予想したコヒーレント振動の観測に資した。
|
| 今後の研究の推進方策 |
理論的には、非連結フェルミ面を持つ多軌道系である鉄系超伝導体と単一軌道系（たとえば二層ハバード模型）の類似点と相違点を調べ、軌道純化することによる利点をピンポイントする。実験での物質合成の困難は、圧力合成や、加圧により回避することをさらに
進める。また、探索の範囲を、3d遷移金属酸化物のみならず、4d系、5d系に広げる。異方的圧力効果については、単結晶を用いた実験の準備に取りかかるとともに、配向粉末試料を用いた実験を進めている。非平衡については、理論では、集団励起と準粒子励起との関係を明らかにする。実験では、電荷密度波が現れるドーピング濃度の試料についても測定を行い、超伝導と電荷密度波の競合を時間領域のダイナミクスの測定から調べる。
|
