常盤欣文 理学研究科特定研究員（現?アウグスブルク大学研究員）、笠原裕一 同准教授、松田祐司 同教授、竹中崇了 東京大学博士課程学生、水上雄太 同助教、芝内孝禎 同教授、橘高俊一郎 同助教、榊原俊郎 同教授らの研究グループは、英ブリストル大学、仏エコール?ポリテクニーク、独マックスプランク研究所と共同で、重い電子系（電子間の相互作用が非常に強く、金属的な電気伝導を示すにも関わらず、伝導電子の有効質量が自由電子の質量に比べて数百倍から千倍も「重く」なる物質群）超伝導体CeCu 2 Si 2 （颁别：セリウム、颁耻：铜、厂颈：シリコン）における超伝导电子の电子状态を明らかにしました。
本研究成果は、2017年6月23日付けで米国の科学誌「Science Advances」にオンライン掲載されました。
研究者からのコメント
今回の研究対象とした颁别颁耻 2 Si 2 は、铜酸化物や鉄系高温超伝导体などの研究を开拓する契机ともなった、超伝导研究の歴史上でも重要な物质です。本研究では、颁别颁耻 2 Si 2 において约40年来信じられてきた定説を覆す様々な実験的証拠が得られました。この结果は、高温超伝导体を含む电子同士の相互作用が强い物质系における超伝导のメカニズムを理解する上で、新たな指针を与えると期待されます。
本研究成果のポイント
- 非従来型超伝导の先駆け物质である重い电子系超伝导体颁别颁耻 2 Si 2 において、超伝导电子の电子状态は従来型の超伝导体で共通している s 波型ではなく、铜酸化物高温超伝导体と同じ d 波型であると长年信じられてきた。
- 今回、颁别颁耻 2 Si 2 の超伝导ギャップ（超伝导电子ペアの结合の强さ）构造を决定するとともに、不纯物に対して超伝导状态が安定的であることを初めて示し、超伝导电子の电子状态が d 波型ではなく ｓ 波型であることを明らかにした。
- この电子状态は、今まで考えられていた磁気的机构で実现する超伝导とは相反するものであり、新たな超伝导の発现机构を考虑する必要性を意味している。
概要
近年、电子同士の相互作用が强い物质群における超伝导体、いわゆる非従来型超伝导体において、高温超伝导を含む新奇な超伝导状态が数多く発见されており、その発现机构の解明は近年の固体物理学における最重要课题の一つとなっています。1979年に発见された颁别颁耻 2 Si 2 は、非従来型超伝导体の先駆け的物质で、1986年に発见された铜酸化物高温超伝导体や2006年に発见された鉄系超伝导体と多くの共通点を示す、超伝导研究の键となる物质です。颁别颁耻 2 Si 2 における超伝导电子の电子状态は、铜酸化物高温超伝导体と同じ d 波型であると信じられてきました。
本研究グループは、超伝导ギャップ构造を决定するとともに、不纯物効果（不纯物に対する超伝导状态の変化）を详细に调査することにより、颁别颁耻 2 Si 2 における超伝导电子の电子状态が d 波型ではなく ｓ 波型であることを明らかにしました。これは、重い电子系超伝导体では磁気ゆらぎに基づいて超伝导が実现する、という広く信じられている定説を覆し、磁気ゆらぎとは别の新たな机构が関与することを示唆しています。
図：縦轴を超伝导転移温度の抑制割合、横轴を不纯物が超伝导电子ペアを「壊す」强さを表すパラメータとしたときの図。颁别颁耻 2 Si 2 では他の新奇な超伝导体と比べて超伝导転移温度が抑制されにくいこと、つまり不纯物によって超伝导电子が壊されにくいことを示している。
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】
Takuya Yamashita, Takaaki Takenaka, Yoshifumi Tokiwa, Joseph A. Wilcox, Yuta Mizukami, Daiki Terazawa, Yuichi Kasahara, Shunichiro Kittaka, Toshiro Sakakibara, Marcin Konczykowski, Silvia Seiro, Hirale S. Jeevan, Christoph Geibel, Carsten Putzke, Takafumi Onishi, Hiroaki Ikeda, Antony Carrington, Takasada Shibauchi and Yuji Matsuda (2017). Fully gapped superconductivity with no sign change in the prototypical heavy-fermion CeCu2Si2. Science Advances, 3(6), e1601667.
