超伝導の新しいメカニズム「量子液晶揺らぎによる電子対形成」の検証に成功〔東京大学、岡山大学、弘前大学〕
東京大学と岡山大学、弘前大学の共同研究成果プレスリリースです。
2023（令和5）年 3月 12日
国立大学法人岡山大学
https://www.okayama-u.ac.jp/
＜発表のポイント＞
◆概 要
東京大学大学院新領域創成科学研究科の向笠清隆大学院生(研究当時)、石田浩祐大学院生（研究当時）、芝内孝禎教授、同大学物性研究所の今城周作特任助教、金道浩一教授、岡山大学異分野基礎科学研究所の笠原成教授、弘前大学大学院理工学研究科の渡辺孝夫教授（研究当時）らの研究グループは、量子液晶状態の量子力学的な揺らぎ（量子液晶揺らぎ）によって超伝導電子対の結合の強さが増強されることを実験的に明らかにしました。
超伝導状態の物質に磁場をかけていくと、ある大きさで超伝導が消失します。研究グループはこの性質に着目し、鉄系超伝導体のひとつFe(Se,Te)の超伝導が消失する磁場の大きさ（上部臨界磁場）を測定し、超伝導が磁場を大きくしていくとどのように変化していくのかを調べました。その結果、磁場が大きくなるにしたがって超伝導状態が徐々に縮小し、そこでは強い量子液晶揺らぎが発達していることがわかりました。量子液晶揺らぎによって、超伝導電子対の形成を促す相互作用が強くなることを実証しました。
今回の成果は、「量子液晶揺らぎによる電子対形成」という新しいメカニズムによる超伝導が実現可能であることを示すものであり、これまでよく知られている磁気的な揺らぎによる超伝導と比較することによって、超伝導の発現機構に対する理解が大きく進展することが期待されます。
本研究成果は2023年3月6日付けで、米国科学誌『Physical Review X』にオンライン掲載されました。
◆発表者
東京大学
大学院大学院新領域創成科学研究科
芝内 孝禎（教授）
向笠 清隆（博士課程：研究当時）
石田 浩祐（博士課程：研究当時）
物性研究所
金道 浩一（教授）
今城 周作（特任助教）
岡山大学異分野基礎科学研究所
笠原 成（教授）
弘前大学大学院理工学研究科
渡辺 孝夫（教授：研究当時）
◆論文情報
〈雑誌〉 Physical Review X（2023年3月6日付）
〈題名〉 Enhanced superconducting pairing strength near a pure nematic quantum critical Point
〈著者〉 Kiyotaka Mukasa, Kousuke Ishida*, Shusaku Imajo, Mingwei Qiu, Mikihiko Saito, Kohei Matsuura, Yuichi Sugimura, Supeng Liu, Yu Uezono, Takumi Otsuka, Matija Čulo, Shigeru Kasahara, Yuji Matsuda, Nigel E. Hussey, Takao Watanabe, Koichi Kindo, and Takasada Shibauchi* （*連絡著者）
〈DOI〉 10.1103/PhysRevX.13.011032
〈URL〉 https://doi.org/10.1103/PhysRevX.13.011032
◆研究助成
本研究は科学研究費新学術領域研究（研究領域提案型）「量子液晶の物性科学」（領域代表：芝内孝禎教授）[JP19H05824]等の助成を受けて行われました。
◆詳しい研究内容について
超伝導の新しいメカニズム「量子液晶揺らぎによる電子対形成」の検証に成功
https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press_r4/press20230309-1.pdf
◆本件お問い合わせ先
＜研究に関する問合せ＞
東京大学大学院新領域創成科学研究科 物質系専攻 教授 芝内 孝禎（しばうち たかさだ）
Tel/Fax：04-7136-3774
HP：http://qpm.k.u-tokyo.ac.jp
＜報道に関する問い合わせ＞
東京大学大学院新領域創成科学研究科 広報室
Tel：04-7136-5450
岡山大学 総務・企画部 広報課
Tel：086-251-7292
弘前大学大学院理工学研究科 総務グループ総務担当
Tel：0172-39-3510
＜岡山大学の産学連携などに関するお問い合わせ先＞
岡山大学研究推進機構 産学官連携本部
〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1丁目1番1号 岡山大学津島キャンパス 本部棟1階
E-mail：sangaku◎okayama-u.ac.jp
※◎を@に置き換えて下さい。
TEL: 086-251-8463
https://www.orsd.okayama-u.ac.jp/
岡山大学メディア「OTD」（アプリ）：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000011.000072793.html
岡山大学メディア「OTD」（ウェブ）：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000215.000072793.html
岡山大学SDGsホームページ：https://sdgs.okayama-u.ac.jp/
岡山大学Image Movie (YouTube)：https://youtu.be/pKMHm4XJLtw
「岡大TV」(YouTube)：https://www.youtube.com/channel/UCi4hPHf_jZ1FXqJfsacUqaw
産学共創活動「岡山大学オープンイノベーションチャレンジ」2023年3月期共創活動パートナー募集中：
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000001259.000072793.html
岡山大学『THEインパクトランキング2021』総合ランキング 世界トップ200位以内、国内同列１位!!
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000070.000072793.html
岡山大学『大学ブランド・イメージ調査2021～2022』「SDGsに積極的な大学」中国・四国１位!!
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000373.000072793.html
岡山大学『企業の人事担当者から見た大学イメージ調査2022年度版』中国・四国１位!!
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000122.000072793.html
国立大学法人岡山大学
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＜発表のポイント＞
- 量子液晶状態における電子の揺らぎが超伝導に与える影響を調べるうえで、近年注目されている鉄系超伝導体Fe(Se,Te)の上部臨界磁場を測定することに成功しました。
- 量子液晶揺らぎによって、超伝導電子対の形成を促す相互作用が強くなることを実証しました。
- 今まで知られていた磁気的な揺らぎによる超伝導状態との比較により、非従来型超伝導の発現機構に対する理解が次のステージへ進むことが期待されます。
◆概 要
東京大学大学院新領域創成科学研究科の向笠清隆大学院生(研究当時)、石田浩祐大学院生（研究当時）、芝内孝禎教授、同大学物性研究所の今城周作特任助教、金道浩一教授、岡山大学異分野基礎科学研究所の笠原成教授、弘前大学大学院理工学研究科の渡辺孝夫教授（研究当時）らの研究グループは、量子液晶状態の量子力学的な揺らぎ（量子液晶揺らぎ）によって超伝導電子対の結合の強さが増強されることを実験的に明らかにしました。
超伝導状態の物質に磁場をかけていくと、ある大きさで超伝導が消失します。研究グループはこの性質に着目し、鉄系超伝導体のひとつFe(Se,Te)の超伝導が消失する磁場の大きさ（上部臨界磁場）を測定し、超伝導が磁場を大きくしていくとどのように変化していくのかを調べました。その結果、磁場が大きくなるにしたがって超伝導状態が徐々に縮小し、そこでは強い量子液晶揺らぎが発達していることがわかりました。量子液晶揺らぎによって、超伝導電子対の形成を促す相互作用が強くなることを実証しました。
今回の成果は、「量子液晶揺らぎによる電子対形成」という新しいメカニズムによる超伝導が実現可能であることを示すものであり、これまでよく知られている磁気的な揺らぎによる超伝導と比較することによって、超伝導の発現機構に対する理解が大きく進展することが期待されます。
本研究成果は2023年3月6日付けで、米国科学誌『Physical Review X』にオンライン掲載されました。
「量子液晶揺らぎによる電子対形成」のイメージ図
量子液晶状態を有するFe（Se,Te）における磁場下での超伝導転移温度
◆発表者
東京大学
大学院大学院新領域創成科学研究科
芝内 孝禎（教授）
向笠 清隆（博士課程：研究当時）
石田 浩祐（博士課程：研究当時）
物性研究所
金道 浩一（教授）
今城 周作（特任助教）
岡山大学異分野基礎科学研究所
笠原 成（教授）
弘前大学大学院理工学研究科
渡辺 孝夫（教授：研究当時）
◆論文情報
〈雑誌〉 Physical Review X（2023年3月6日付）
〈題名〉 Enhanced superconducting pairing strength near a pure nematic quantum critical Point
〈著者〉 Kiyotaka Mukasa, Kousuke Ishida*, Shusaku Imajo, Mingwei Qiu, Mikihiko Saito, Kohei Matsuura, Yuichi Sugimura, Supeng Liu, Yu Uezono, Takumi Otsuka, Matija Čulo, Shigeru Kasahara, Yuji Matsuda, Nigel E. Hussey, Takao Watanabe, Koichi Kindo, and Takasada Shibauchi* （*連絡著者）
〈DOI〉 10.1103/PhysRevX.13.011032
〈URL〉 https://doi.org/10.1103/PhysRevX.13.011032
◆研究助成
本研究は科学研究費新学術領域研究（研究領域提案型）「量子液晶の物性科学」（領域代表：芝内孝禎教授）[JP19H05824]等の助成を受けて行われました。
◆詳しい研究内容について
超伝導の新しいメカニズム「量子液晶揺らぎによる電子対形成」の検証に成功
https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press_r4/press20230309-1.pdf
◆本件お問い合わせ先
＜研究に関する問合せ＞
東京大学大学院新領域創成科学研究科 物質系専攻 教授 芝内 孝禎（しばうち たかさだ）
Tel/Fax：04-7136-3774
HP：http://qpm.k.u-tokyo.ac.jp
＜報道に関する問い合わせ＞
東京大学大学院新領域創成科学研究科 広報室
Tel：04-7136-5450
岡山大学 総務・企画部 広報課
Tel：086-251-7292
弘前大学大学院理工学研究科 総務グループ総務担当
Tel：0172-39-3510
＜岡山大学の産学連携などに関するお問い合わせ先＞
岡山大学研究推進機構 産学官連携本部
〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1丁目1番1号 岡山大学津島キャンパス 本部棟1階
E-mail：sangaku◎okayama-u.ac.jp
※◎を@に置き換えて下さい。
TEL: 086-251-8463
https://www.orsd.okayama-u.ac.jp/
岡山大学メディア「OTD」（アプリ）：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000011.000072793.html
岡山大学メディア「OTD」（ウェブ）：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000215.000072793.html
岡山大学SDGsホームページ：https://sdgs.okayama-u.ac.jp/
岡山大学Image Movie (YouTube)：https://youtu.be/pKMHm4XJLtw
「岡大TV」(YouTube)：https://www.youtube.com/channel/UCi4hPHf_jZ1FXqJfsacUqaw
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https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000001259.000072793.html
岡山大学『THEインパクトランキング2021』総合ランキング 世界トップ200位以内、国内同列１位!!
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000070.000072793.html
岡山大学『大学ブランド・イメージ調査2021～2022』「SDGsに積極的な大学」中国・四国１位!!
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000373.000072793.html
岡山大学『企業の人事担当者から見た大学イメージ調査2022年度版』中国・四国１位!!
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000122.000072793.html
国立大学法人岡山大学は、国連の「持続可能な開発目標（SDGs）」を支援しています。また、政府の第1回「ジャパンSDGsアワード」特別賞を受賞しています
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