ソフトマターのように振る舞う电子の発见とその机构解明 ～电子物性物理学とソフトマター物理学の架け桥～

ソフトマターのように振る舞う电子の発见とその机构解明　～电子物性物理学とソフトマター物理学の架け桥～

2020年2月 3日 14:00 | プレスリリース?研究成果

【発表のポイント】

电子が粒子としての性质を持つ絶縁体の状态から、波としての性质を持つ金属の状态への転移をモット転移と呼び、モット転移近傍では高温超伝导や巨大磁気抵抗など、产业応用上重要な物理现象が観测されています。
本研究では、モット転移近傍に位置する有机物质に乱れを导入すると、电子がソフトマターのように振る舞い、动きが极端に遅くなることを明らかにしました。
この研究结果は、电子物性物理学とソフトマター物理学の悬け桥となる重要な成果であると同时に、モット転移近傍で起こる多彩な物理现象に新たな光を当てるものです。

【概要】

東京理科大学理学部応用物理学科の大学院生の山本陸氏（博士後期課程2年）と古川哲也助教（研究当時。現在は東北大学金属材料研究所助教）、伊藤哲明教授、東北大学金属材料研究所の佐々木孝彦教授、東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の宮川和也助教、鹿野田一司教授の研究グループは、ある種の有機固体物質の中で、電子の動きが極端に遅くなり電子がソフトマター的挙動を示していることを見出し、さらにその発現メカニズムを解明することに成功しました。

硬い固体の中の电子の振る舞いを调べる研究分野として、电子物性物理学があります。一方、高分子やゲル、コロイドといったやわらかい物质中の构成粒子の振る舞いを调べる研究分野としてソフトマター物理学があります。この両学问分野は、これまではほとんど関连の无い物理分野と认识されてきていました。

本研究グループは电子间の相互作用が重要な役割を果たすモット転移近傍に位置する有机物质にエックス线を500时间照射すると、结晶格子に乱れが生じ、电子の运动が通常の固体中に比べて100万倍から1亿倍も遅くなることを明らかにしました。ソフトマターにおいては、构成粒子间の相互作用により、构成粒子が极端にゆっくりと运动することが知られていますが、この结果は、固体中の电子がまさにソフトマター的な振る舞いをしていることを示したものです。

この研究结果は、これまでほとんど独立に発展してきた电子物性物理学とソフトマター物理学の悬け桥となる重要な成果です。また、モット転移近傍は、高温超伝导や巨大磁気抵抗など、产业応用上重要な现象が観测されているため、今后、本研究を発展させることで、次世代のエレクトロニクス开発において欠かせない物理现象の理解につながると期待されます。

本論文は、Physical Review Letters 誌のEditors' Suggestion （編集部による注目論文）に選定されました。