米澤進吾 理学研究科助教、前野悦輝 同教授、チャンチャル?ソウ 日本学術振興会外国人特別研究員、北村想太 ドイツ?マックスプランク研究所博士研究員、岡隆史 同グループリーダー、黒木和彦 大阪大学教授、中村文彦 久留米工業大学教授らの研究グループは、ルテニウム酸化物のモット絶縁体に元素置換や高圧より簡便な方法として電流を流すことで、磁場をはねのける巨大反磁性が現れることを発見しました。
本研究成果は、2017年11月24日（米国东部时间）に米国の科学誌「厂肠颈别苍肠别」に掲载されました。
研究者からのコメント
左から、前野教授、米泽助教、ソウ外国人特别研究员、冈グループリーダー、黒木教授
电流を流すだけでモット絶縁体の「冻った」电子を「溶かす」ことができ、元素置换や高圧では得られない新たな性质を创り出せたことは、物性物理学の基础研究にとってだけでなく、将来の电気?磁気信号のスイッチング?デバイス等への応用の観点からも极めて大きな意义があります。
今后の研究展开に関しては、まず、この新たな方法によって、今回発见のルテニウム酸化物以外のモット絶縁体からも、さらなる面白い性质を引き出せる可能性があります。また、电流が流れた「非平衡状态」という通常の热平衡とは异なる状态を利用することで生まれた新现象は、新たな学术分野の开拓にもつながると期待できます。
概要
现代社会を支える电子技术は、半导体や金属（导电体）中の伝导电子をコントロールすることが基本となっています。これらに対し、伝导电子が冻った状态に例えられるモット絶縁体は、将来的な电子技术の材料の一つとして期待されています。互いに身动きが取れず冻った电子を、その絶縁体の一部の元素の入れ替えや高圧环境に置くことで「溶かす」と、电子同士の结びつきの强い「强相関金属」となり、高温超伝导や超巨大磁気抵抗といった新しい性质が生まれます。
本研究グループは、典型的なモット絶縁体であるルテニウム酸化物颁补 2 RuO 4 の単结晶に电流を流し、电気抵抗と磁性を测定しました。その结果、电流の増加に伴いモット絶縁体の冻った电子がまさに溶け始める状态を作ることができるだけでなく、非常に大きな反磁性という性质が现れることがわかりました。反磁性とは、外からかけた磁场をはねのける性质のことで、超伝导体や、グラファイト、ビスマスなどで大きな反磁性が知られています。今回の最も大きな発见は、电流を流すだけでモット絶縁体の电気的?磁気的性质を大きく変化させることができた点です。また、超伝导体以外ではこれまでで最大の反磁性を创り出すことにも成功しました。
図：ルテニウム酸化物が电流の下で示す反磁性。超伝导体以外ではこれまで最大の反磁性で、强い磁场のもとでは高温超伝导体にもせまる大きさになる。
详しい研究内容について
书誌情报
【顿翱滨】
Chanchal Sow, Shingo Yonezawa, Sota Kitamura, Takashi Oka, Kazuhiko Kuroki, Fumihiko Nakamura & Yoshiteru Maeno (2017). Current-induced strong diamagnetism in the Mott insulator Ca2RuO4. Science, 358(6366), 1084-1087.
- 日刊工業新聞（11月24日 26面）および日経産業新聞（1月4日）に掲載されました。
