オーダ?モハメッド 理学研究科博士課程学生、前野悦輝 同教授、米澤進吾 同助教、池田敦俊 同修士課程学生、ハウスマン?ヤン?ニクラス 修士課程学生（フンボルト大学ベルリン留学生）、佐藤昌利 基礎物理学研究所教授、小林伸吾 名古屋大学特任助教、福元敏之 同博士課程学生らの研究グループは、マイナス金属イオンと酸素を含む化合物である「逆ペロブスカイト酸化物」において超伝導を発見しました。逆ペロブスカイト酸化物での超伝導の発見は初めてであり、珍しいマイナス金属イオンを含む酸化物の性質を調べる口火を切ると期待できます。
本研究成果は、2016年12月12日午後7時に英国の学術誌「Nature Communications」に掲載されました。
研究者からのコメント
左から、オーダ博士课程学生、池田修士课程学生、ハウスマン修士课程学生、米泽助教、前野教授
过去にはペロブスカイト酸化物での超伝导発见が、その后の高温超伝导体の発见や超巨大磁気抵抗物质の研究などへの波及の基础となりました。本研究では、逆ペロブスカイト酸化物での初の超伝导を発见できました。今后はマイナス金属イオンが物质中でどのように働いているのか、また超伝导状态のトポロジーは実际どうなっているのかなどを详しく调べる必要があります。本成果を契机に、逆ペロブスカイト酸化物が注目され、他にも超伝导体があるのか、また他の面白い性质を示す物质があるのかなどを求めて、関连の研究が加速されると大いに期待しています。
概要
超伝导とは、电気抵抗が完全にゼロになる现象です。超伝导体で电线を作れば、エネルギーを损なうことなく大きな电流を流せます。このため、磁気共鸣イメージング（惭搁滨）装置、粒子加速器、またリニアモーターカーなど、小型で强力な电磁石が必要な用途には超伝导は欠かせません。
さて、「ペロブスカイト酸化物」は、 AB O 3 （翱は酸素）という単纯な组成式で表されます。 A や B として実に多様な元素を使って合成が可能で、地球内部における主要な組成である MgSiO 3 をはじめ、非常に一般的な物质群です。酸化物で初めての超伝导が発见されたのも、このペロブスカイト酸化物でした。また、磁场をかけると电気抵抗が大きく変化する超巨大磁気抵抗物质など、数々の面白い性质を示す物质が存在します。一方、その「镜写し」といえる「逆ペロブスカイト酸化物」については、ほとんど研究されてきませんでした。ここでいう「镜写し」という比喩は、ペロブスカイト酸化物の中でイオンが帯びている电気の正负と、逆ペロブスカイト酸化物での正负が逆転しているという意味です。
そこで本研究グループは、逆ペロブスカイト酸化物の一つである厂谤 3- x 厂苍翱という物质を合成し、その超伝导を発见しました。组成式の中の3－ x は、厂谤の一部が不足していることを示しています。この物质は空気中に取り出すとすぐに分解してしまうので、実験の多くはアルゴンガス中や真空中で行いました。
また、超伝导の特徴であるゼロ抵抗、磁束をはじこうとするマイスナー効果を観测しました。これは逆ペロブスカイト酸化物で初めて発见された超伝导です。さらに、逆ペロブスカイト酸化物には、2016年のノーベル物理学赏を受赏した「トポロジー」という性质がかかわっていると予言されています。本研究では、今回発见の超伝导体がトポロジカル超伝导体である可能性も理论解析に基づいて提案しました。
図：左は通常のペロブスカイト酸化物厂谤厂苍翱 3 。右はマイナス金属イオン厂苍 4– を含む逆ペロブスカイト酸化物厂苍翱厂谤 3 （厂谤 3 厂苍翱とも书ける）で、本研究で超伝导を発见した。
详しい研究内容について
书誌情报
【顿翱滨】
【碍鲍搁贰狈础滨アクセス鲍搁尝】
Mohamed Oudah, Atsutoshi Ikeda, Jan Niklas Hausmann, Shingo Yonezawa, Toshiyuki Fukumoto, Shingo Kobayashi, Masatoshi Sato & Yoshiteru Maeno. (2016). Superconductivity in the antiperovskite Dirac-metal oxide Sr3?xSnO. Nature Communications, 7:13617.
- 京都新聞（12月13日 27面）に掲載されました。
