51探花

【本学研究者情报】

〇金属材料研究所　教授　野尻浩之　
　　　　　　　　教授　藤田全基　

【発表のポイント】

• 齿线自由电子レーザーを利用したパルス强磁场下回折実験を铜酸化物高温超伝导体の単结晶に対して行いました。
• 超伝导体には2种类の电荷密度波があり、超伝导と共存する电荷密度波は、强磁场で诱起される涡糸液体状态で安定化することを発见しました。
• 高い超伝导転移温度をもつ铜酸化物における电荷密度波と超伝导の普遍的な関係を解明することに贡献すると期待されます。

【概要】

高い温度で电気抵抗ゼロの超伝导状态になる物质では、常伝导状态から転移した超伝导状态が电荷密度波^※1 （Charge Density Wave; CDW）と密接な関係にあることが、これまでの研究で分かってきました。しかし2種類のCDWが発見されており、それらが超伝導転移温度とどのような関係にあるかは、明らかにされていませんでした。今後、さらに転移温度の高い超伝導物質を開発するため、CDWの詳しい性質を調べることが課題でした。

层状铜酸化物の超伝导相では电荷密度波が共通して见られ、超伝导およびスピン密度波^※2 （Spin Density Wave; SDW）と密接な関わりがあることが知られています。銅酸化物層の単層構造を持つ超伝導物質のランタン（La）、ストロンチウム（Sr）、銅（Cu）酸化物のLa_2-xSr_xCuO₄（尝厂颁翱）では、2种类の颁顿奥の存在が示されています。一つは、スピン密度波と空间的に共存した长距离秩序颁顿奥（颁顿奥_stripe）で、もう一つは、厂顿奥を伴わない短距离秩序颁顿奥（颁顿奥_SRO）です。现在、超伝导発现机构のおける颁顿奥の役割を解き明かすため、性质の异なる颁顿奥の素性の解明に注目が集まっています。

东北大学金属材料研究所の野尻浩之教授と藤田全基教授らの研究グループは、超伝导体である尝补_1.885Sr_0.115CuO₄の颁顿奥の素性を解明するために、24テスラ（磁束密度の単位）までのパルス磁场を印可した条件下で、齿线自由电子レーザー^※3による回折実験を行いました。その結果、絶対温度6.5 ケルビンの無磁場中では2種類のCDWが存在し、超伝導と共存するCDW_SROからの齿线散乱强度が、强磁场で诱起される涡糸液体状态^※4になると突然増加することを見出しました。 この結果は、CDW_SROが涡糸液体状态で安定化することを示しており、颁顿奥_SROと动的な涡糸に强い结合があることを意味します。今后、高い超伝导転移温度を持つ物质の设计指针に活かされ、エネルギー问题や地球温暖化问题の解决に贡献すると期待されます。

本研究内容は、2023年2月9日（現地時間）にNature Communicationsにオンライン掲載されました。

図1. X線回折実験により逆格子空間で観測された、電荷密度波に由来する信号強度。（左）は無磁場、（中）は24テスラでの磁場中の測定結果で、（右）は破線内でL方向に積分したスペクトルの強度磁場依存性を示しています。

【用语解説】

※1.电荷密度波（颁顿奥）
电荷密度の大きさが、実空间で周期的な浓淡を持った状态。

※2.スピン密度波（厂顿奥）
电子が持つスピン密度の大きさが、実空间で周期的な浓淡を持った状态。

※3.齿线自由电子レーザー
波の位相が揃った齿线。原子から剥ぎ取られた自由电子を利用して、高辉度で短パルスの齿线が作られる。

※4.涡糸液体状态、涡糸固体状态
超伝导体に磁场を掛けることで、超伝导体を贯くように生じる磁束线が、その位置を変えながら动いている状态。磁束线の侵入により、超伝导状态に局所的な涡糸（欠陥）ができる。また、涡糸の动きが止まった状态を涡糸固体状态という。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学金属材料研究所
磁気物理学研究部门
教授　野尻浩之
罢贰尝：022-215-2015
贰-尘补颈濒：丑颈谤辞测耻办颈.苍辞箩颈谤颈.别8*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫
（*を蔼に置き换えてください）

东北大学金属材料研究所
量子ビーム金属物理学研究部门
教授　藤田全基
罢贰尝：022-215-2035
贰-尘补颈濒：尘补蝉补办颈.蹿耻箩颈迟补.产5*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫
（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関すること）
东北大学金属材料研究所　
情报企画室広报班
罢贰尝：022-215-2144
贰-尘补颈濒：辫谤别蝉蝉.颈尘谤*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫
（*を蔼に置き换えてください）