Kobayashi Lab., IMR, Tohoku Univ.

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研究概要

 超伝導は金属中の膨大な数の電子が全体と して一つの状態になった、巨視的なスケールで実現された量子状態です。このような巨視的量 子状態が出現するメカニズムを明らかにすることと形成された量子状態における多彩な物理現象の起源を探ることが本研究グループの目的です。このために、超伝導現象および関連する電子状態に関する研究を、酸化物高温超伝導体や有機化合物超伝導体などを対象として行っています。酸化物超伝導体は,超伝導転移温度が高いといった実用的に優れた性質ばかりでなく、超伝導状態における性質や電子状態などの基本的物性そのものも、大変興味深いものです。

超伝導研究は、1986 年に銅を主要構成元素としたいわゆる銅酸化物高温超伝導体が発見されて以来、新しい展開を迎えました。銅酸化物高温超伝導体は、超伝導転移温度が150 Kにもなり、さらに高い温度での超伝導が期待されています。高温超伝導出現のメカニズムは、多くの研究者の懸命の努力にもかかわらず未だに不明です。しかし、超伝導波動関数の対称性や電子・スピン状態に関する研究が進み、ようやく輪郭が見えてきたように思われます。高温超伝導の特色は電子間の強い相関にあり、これが高温超伝導体における特異な電子状態やスピン状態を引き起こしていると考えられています。

 一方、銅酸化物高温超伝導体の磁場中(混合状態)の物性に、従来の金属系超伝導体とは異なった多くの興味深い現象が観測され、これを理解するために、磁束グラス状態の存在や磁束系の融解相転移、2次元−3次元クロスオーバーなどの新しい概念が導入されてきました。しかし、研究が進むにしたがってこれらの概念は決して高温超伝導体に特有な性質ではなく、従来から知られていた超伝導体にも適用でき、より普遍的な現象の1つの極限として出現していることがわかってきました。さらに、この種の物質を扱うための方法論や合成技術あるいは結晶作製技術が飛躍的に進歩した結果、この領域における新奇で多彩な物性の存在が明らかになろうとしています。

私たちのグループでは、超伝導現象と直接関連した問題、たとえば磁場中における渦糸系の相転移現象、渦糸構造の直接観察、磁性と超伝導発現の相関などの研究を進めています。また、このような超伝導発現の舞台となっている強い電子相関を有する量子凝縮系としての酸化物高温超伝導体や有機化合物超伝導体の電子やスピン状態などを、基本的な輸送現象,磁気的,熱的性質の研究から明らかにしています。さらに,極低温高磁場中走査型トンネル顕微スペクトル測定や放射光による走査型局所赤外スペクトル測定などの先端的計測技術によって、超伝導の本質を理解することを目指しています。


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