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2013年8月24日 (土)

高温超伝導が生まれる過程に新しい電子構造を発見 -従来の常識を覆す、理論予測と実験による実証-

2013/08/22 東京大学工学部
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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発表のポイント:
 
◆銅酸化物が超伝導になる直前の電子状態
 が、従来の予想を覆して、超伝導に
 なってからの電子状態と全く異なること
 を世界で初めて理論予測と実験実証の
 連携で示した。
 
◆これまで見過ごされてきた
 正のエネルギー領域に、電子の存在
 できない範囲を示すギャップ構造を
 発見した。
 この発見は高温超伝導の成り立ち方
 についての考えを変えるものであり、
 今後の高温超伝導研究の流れが変わる
 と期待される。
 
◆この成果を活用し、高温超伝導理論を
 確立することで、今後さらに高い温度で
 動作する高温超伝導物質の開発が
 加速される。
 
◆今後、この成果を活用して
 スーパーコンピュータ「京」の
 戦略プログラム課題と連携し、「京」を
 利用した高温超伝導の物質探索、
 機構解明を行なう。
 
 
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発表概要:
 
 ある種の銅の酸化物は、現在知られて
いるあらゆる物質の中で最も高い温度で
超伝導を示します。
 
 その仕組みは未だ解明されていませんが、
超伝導が物質中の電子によって担われて
いることは分かっており、超伝導になる
直前の金属状態において電子が示す異常な
振る舞いが超伝導発現に深く関係している
と考えられています。
 
 一般に、物質中には電子で満たされて
いる低いエネルギー領域(ここでは負の
エネルギー領域と呼びます)と、電子が
いない高いエネルギー領域
(正のエネルギー領域)があります。
 
 超伝導の仕組みを解明するには、
銅酸化物中の電子構造について、負の
エネルギー側と正のエネルギー側、両方を
理解する必要があります。
 
 これまで、銅酸化物について、負の
エネルギー領域は詳しく調べられて
きましたが、正のエネルギー領域について
は、これを実験的に調べる手段が乏しく、
大部分が未知でした。
 
 東京大学 大学院工学系研究科 物理工学
専攻の酒井 志朗助教、求 幸年准教授、
今田 正俊教授らは、この異常な金属状態
の電子を調べ、電子の持つエネルギー
のうち、従来見過ごされてきた
正のエネルギー領域に、異常さを理解する
鍵となる電子構造があることを見出し
ました。
 
 本研究では、まず銅酸化物の理論模型
についての大規模数値計算を行いました。
 
 同時に、パリ第7大学の実験グループと
共同で、銅酸化物に、ある波長の光を
当てた時に電子が放出する光の波長・強度
分布を解析し、正のエネルギー側の
電子構造を調べました。
 
 その結果、正のエネルギー領域のある
範囲で電子が存在できないような構造
(ギャップ)があることを明らかに
しました。
 
 このことは、超伝導が出現する元と
なる金属の電子構造が従来考えられて
きたものとは本質的に異なることを示し、
今後の高温超伝導発現機構の研究の流れ
を変えるものと期待されます。
 
 詳細はこちらからご覧ください。
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 高温超伝導は興味を持っていろいろな
研究を見てきましたが、なかなか
これといったものがありませんでしたが、
 
 今度は期待が持てそうな発見のような?
 
 今後の研究に期待しましょう。

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