オンラインかじノ

メインコンテンツにスキップ グローバルメニューにスキップ | フッターにスキップ メニューボタン 対象者別 ">入学希望の方">卒業生の方">地域・一般の方">企業・メディアの方">在学生">教職員 探す アクセス Language JP EN TOPニュース・イベント【研究成果発表】層状ビスマスカルコゲナイドの超伝導状態において 特異な異方性を発見 ～ネマティック超伝導との関連に期待～https://www.tmu.ac.jp/news/topics/19124.html 2019.03.01 【研究成果発表】層状ビスマスカルコゲナイドの超伝導状態において 特異な異方性を発見 ～ネマティック超伝導との関連に期待～ 報道発表 　首都大学東京、理学研究科物理学専攻の星和久大学院生、水口佳一准教授、東北大学金属材料研究所磁気物理学研究部門の木俣基准教授らの研究グループは、ビスマスカルコゲナイド系（BiCh2系）層状超伝導体の単結晶を用い、強磁場中での超伝導特性評価を行った結果、結晶構造の回転対称性を破った特異な異方性を示すことを発見しました。　BiCh2系層状超伝導体は2012年に水口佳一准教授らが発見した新しい層状超伝導体であり、非従来型の機構による超伝導発現が予想されています。今回研究に用いたLaO0.5F0.5BiSSe単結晶は正方晶構造であり４回回転対称性を有しますが、超伝導状態での磁気抵抗率測定からは結晶の回転対称性を破った２回回転対称性が観測されました。超伝導状態での結晶回転対称性の破れは、鉄系超伝導体やトポロジカル超伝導体などで提案されているネマティック超伝導状態の特徴と共通するものであり、BiCh2系超伝導体とネマティック超伝導状態が関連している可能性があります。今後、今回観測した現象を詳細に解明することで、新しい機構による超伝導体の設計指針が見出されると期待されます。 【研究成果のポイント】・BiCh2系超伝導体において強磁場中抵抗率の面内異方性を測定・BiCh2系超伝導において結晶回転対称性を破った異方性を観測・最近注目を集めるネマティック超伝導との関連 研究の背景と経緯 　層状超伝導体(1)は、二次元的な層状（シート状）の結晶構造を持つ超伝導体であり、超伝導状態が発現する層（伝導層）と絶縁体の層（ブロック層）の積層構造から構成されます。よって、異なる種類の層を積層させることで、様々な新超伝導体をデザインすることが可能です。また、電子が二次元的な伝導層に閉じ込められるため、特異な超伝導特性が期待できます。典型例として、銅酸化物系超伝導体(2)や鉄系超伝導体(3)が挙げられ、これらの物質では高温超伝導(4)が観測され、その発現機構は従来型の格子振動を媒介としたものでなく、非従来型機構(5)によるものであると考えられています。2012年に水口准教授らはビスマスカルコゲナイド系（BiCh2系）層状超伝導体を発見しました。その典型物質であるLa(O,F)BiCh2は、伝導層であるBiCh2層とブロック層であるLa(O,F)層が交互積層しており、銅酸化物系や鉄系高温超伝導体と非常によく似ています。そのため、高温超伝導や非従来型機構の発現が期待されています。最近の理論研究および実験研究では、BiCh2系超伝導体における非従来型超伝導機構の可能性が示されています。　本研究は、BiCh2系超伝導体において従来型超伝導体とは異なる特異な超伝導特性の観測を目的として行いました。なお、この研究開発は、東北大学金属材料研究所の共同利用助成（17H0074、18H0006）及び（独）日本学術振興会の科学研究費補助金（挑戦的研究（萌芽）、基盤研究（Ｂ）、新学術領域 J-Physics）の助成を受けて行いました。 研究の内容 　本研究では、BiCh2系超伝導体の中で最も良質な超伝導試料が得られるLaO0.5F0.5BiSSe（ChサイトをSとSeが半分ずつ占有）の単結晶試料を用いて行いました。金属材料研究所、強磁場センターの超伝導マグネットおよび２軸ローテータプローブを利用し、単結晶を２軸で回転させながら強磁場中電気抵抗率測定を行い、超伝導特性の異方性を測定しました。　単結晶構造解析および低温での粉末X線回折の結果から、LaO0.5F0.5BiSSeは正方晶構造を持つことが確認されました。正方晶構造では伝導層内のBiCh面（超伝導状態が発現するシート）が４回回転対称性を持ちます（図1.(a)）。よって、超伝導特性も４回回転対称の異方性を示すことが予想されます。しかし、磁場をBiCh面内で回転させたところ、強磁場中電気抵抗率は、２回回転対称性を示しました（図2）。この測定から超伝導状態での上部臨界磁場(6)の面内異方性が議論できるため、図1.(b)に示すように上部臨界磁場は結晶の回転対称性を破り、２回回転対称を示していると考えられます。最近、超伝導状態に関する類似の現象が鉄系超伝導体やトポロジカル超伝導体CuxBi2Se3(7)などで観測されています。その起源はネマティック超伝導状態(8)にあると提案されており、新しい非従来型超伝導状態として注目を集めています。今回得られたLaO0.5F0.5BiSSeの超伝導状態における特異な異方性は、ネマティック超伝導との関連が期待できます。 図1. BiCh2超伝導体の結晶構造と超伝導状態の異方性 正方晶構造での結晶構造（BiCh伝導面）の4回回転対称性。 強磁場中電気抵抗率測定の結果から得られた超伝導状態の異方性（上部臨界磁場の強弱を示している）。 図2. BiCh2超伝導体の強磁場中電気抵抗率と異方性について BiCh伝導面を面内方向(φ)に回転させながら測定した強磁場中電気抵抗率。面内の角度φに対して180°周期のシグナルが観測され、上部臨界磁場に２回回転対称性が現れていることを示している。（メインの２回回転対称成分と非常に小さい振幅を持った４回回転対称成分を足し合わせて解析）。 結晶に対する磁場方向と角度の定義。本測定ではまず、θ方向に強磁場中電気抵抗率をスキャンしてBiCh面内に平行に磁場をセットした。その後、φ方向に結晶を回転させ、面内異方性の測定を行った。 超伝導特性の異方性が２回回転対称を持つ場合と4回回転対称を持つ場合に期待される強磁場中電気抵抗率の面内角度依存性の概図。 【用語解説】 超伝導体特定の金属を低温に冷却すると、ある温度（超伝導転移温度）以下で電気抵抗が消失します。これを超伝導転移と呼び、超伝導転移を示す物質を超伝導体と呼びます。 銅酸化物系超伝導体1986年に発見された層状超伝導体であり、現在最高の超伝導転移温度（常圧下）を示す物質系です。銅と酸素からなるCuO2面が伝導面です。 鉄系超伝導体2008年に日本で発見された層状超伝導体であり、銅酸化物系に次ぐ高い転移温度を示す物質系です。典型的な高温超伝導体は鉄とヒ素からなるFeAs伝導層を有します。 高温超伝導超伝導は低温で発現する現象であり、他の物質と比べて比較的高い温度で発現する超伝導を高温超伝導と呼びます。一般的に40ケルビン（-233℃）程度以上で発現する超伝導は高温超伝導とみなされます。 非従来型超伝導機構数多くの超伝導体では、格子振動を媒介として電子が対を形成することで超伝導状態が発現します。格子振動を媒介とした機構を従来型機構と呼び、磁気揺らぎや電子相関などを媒介として電子対を形成する場合の機構を非従来型機構と呼びます。  上部臨界磁場超伝導状態は温度、磁場の強さ、電流密度の大きさによって常伝導状態に転移します。磁場に関して、超伝導状態が壊れる磁場を臨界磁場と呼びます。今回研究対象としている超伝導体は第二種超伝導体に分類され、超伝導状態が完全に消失する磁場を上部臨界磁場と呼びます。 トポロジカル超伝導体CuxBi2Se3近年盛んに研究が進められている物性分野の一つがトポロジカル絶縁体（物質内部は絶縁体でありながら試料の表面やエッジに異常な金属状態が現れる物質）の分野です。トポロジカル絶縁体であるBi2Se3は層間にCuを挿入することで超伝導体になり、トポロジカル超伝導体として注目を集めています。（一般的に超伝導体は全体が超伝導状態になりますが、トポロジカル超伝導体では試料表面やエッジに超伝導ではない特異な金属状態が発現します。） ネマティック超伝導ネマティック秩序は液晶分野が起源の概念ですが、近年、固体中の電子においてネマティック秩序と似た秩序状態（電子などの整列現象）が観測され、注目を集めています。超伝導状態におけるネマティック状態は超伝導特性における結晶回転対称性の破れとして観測されます。ネマティック超伝導はいくつかの高温超伝導体で観測されており、新しい高温超伝導体の設計指針確立に重要です。 今後の展開 　LaO0.5F0.5BiSSe以外の組成をもったBiCh2系超伝導体単結晶においても同様の異方性測定を行い、今回観測した現象がBiCh2系超伝導に普遍的な性質であることを確かめます。また、超伝導ギャップに関する異方性測定を行うことでより詳細な情報が得られると期待します。BiCh2系層状超伝導体は物質バリエーションが非常に豊富な系であるため、ネマティック超伝導状態を議論できる新たな系として多角的な研究が展開されることが期待されます。ネマティック超伝導は数年前に提案されたばかりの新しい概念であり、いくつかの系統でのみ実験的に確認されています。今回観測したBiCh2系超伝導における結晶回転対称性の破れは、ネマティック超伝導に新しい系統を加えるものである可能性があり、高温超伝導現象の解明や新超伝導体設計を加速することが期待されます。 書籍情報 2019年3月1日日本物理学会刊行の英文誌「Journal of the Physical Society of Japan」（オンライン版）に掲載。【論文タイトル】“Two-Fold-Symmetric Magnetoresistance in Single Crystals of Tetragonal BiCh2-Based Superconductor LaO0.5F0.5BiSSe”【著者】K. Hoshi, M. Kimata, Y. Goto, T. D. Matsuda, Y. Mizuguchi【掲載誌】J. Phys. Soc. Jpn.88, 033704 (2019)【DOI】10.7566/JPSJ.88.033704 報道発表資料(360KB)元のページに戻る 最新のニュース 2024.05.29 お知らせ 【重要】2024年度前期　一般学生　授業料減免申請 追加申請受付について 2024.05.24 お知らせ 【研究発表】一度の激しい運動がその後の身体活動量と体温を下げ体重を増やしてしまう 2024.05.17 お知らせ 【研究発表】溶液と固体の状態で円偏光を発光するキラルな亜鉛錯体の開発に成功－溶液と個体とで円偏光の回転方向が反転　新たな発光デバイスへの応用に期待－ 2024.05.16 お知らせ 【研究発表】過去77年間の小笠原諸島の植生変化を解明 －過去の人為的攪乱の履歴が、生態系の復元可能性に影響－ 2024.05.13 お知らせ 【研究発表】電気を流し、室温強磁性を示す希土類酸化物を発見－スピントロニクス材料としての応用に期待－ Page top 大学について学部・大学院教育の特長研究・産学公連携国際展開・留学学生生活・キャリア入試案内キャンパス・施設案内ニュース・イベントHOT TOPICS教員紹介 入学希望の方卒業生の方地域・一般の方企業・メディアの方在学生教職員 お問い合わせ関連リンクサイトマップサイトポリシープライバシーポリシーソーシャルメディアポリシーWEBマガジンメトロノワ調達・契約情報 ©2024 Tokyo Metropolitan Public University Corporation Follow Us都立大X都立大Channel Open/Close大学についてOpen/Close大学の目的・使命学長メッセージ学長メッセージ ＜メディア＞TMU Vision 2030Open/Close大学概要沿革組織図センター・機構学生数教職員数学則・規則施設概要設置認可申請書等東京都立大学の評価活動について数字で見る東京都立大学動画で見る東京都立大学シンボルマーク大学の校歌Open/Close教育情報の公表大学の教育研究上の目的・３ポリシー教育の3つのポリシー（学部）教育の3つのポリシー（大学院）教育研究上の基本組織アセスメント・ポリシー大学院（専門職大学院を除く）の学位論文審査基準授業に関すること成績評価基準、卒業・修了認定基準等メディア掲載Open/Close学部・大学院人文社会学部法学部経済経営学部理学部都市環境学部システムデザイン学部健康福祉学部Open/Close大学院 研究科・専攻一覧人文科学研究科法学政治学研究科経営学研究科理学研究科都市環境科学研究科システムデザイン研究科人間健康科学研究科大学院分野横断プログラム再編前の学部・大学院Open/Close教育の特長Open/Close革新的なカリキュラム基礎科目群教養科目群基盤科目群キャリア教育・インターンシッププログラム文理の枠を超えた履修推奨科目副専攻グローバル教育教職課程・学芸員養成課程文理教養プログラム学びのスタイル副専攻教職課程・学芸員養成課程教育基盤強化事業Open/Close教育改革推進事業首都大学東京 教育改革推進事業 FD活動都立大の教学IR ~Institutional Research~ベスト・ティーチング・アワードOpen/Close研究・産学公連携Open/Close研究センター、リサーチコア宇宙理学研究センター生命情報研究センター水道システム研究センター子ども・若者貧困研究センターソーシャルビッグデータ研究センター金融工学研究センター水素エネルギー社会構築推進研究センター医工連携研究センター量子物質理工学研究センターエネルギーインテグリティーシステム研究センター島嶼火山・都市災害研究センターコミュニティ･セントリック･システム研究センター言語の脳遺伝学リサーチコアサービスロボットインキュベーションハブリサーチコア（略称：serBOTinQ)高度研究東京都立大学 若手研究者等選抜型研究支援特別栄誉教授等制度・特別招聘教授制度共同研究・受託研究・学術相談・特定研究寄附金知的財産大学等発ベンチャー支援産学公連携スペース TMU Innovation Hub研究力強化推進プロジェクトローカル5G環境を活用した最先端研究都立大の先端研究に迫る傾斜的研究費一覧Open/Closeコンプライアンス・内部統制研究費の不正使用防止に対する取組（相談窓口・通報窓口の案内はこちら）研究活動の不正行為等防止に対する取組（通報窓口の案内はこちら）研究倫理利益相反マネージメント安全保障輸出管理Open/Close国際展開・留学多彩な留学制度／留学プログラムグローバル人材育成についてGlobal Discussion Camp（GDC）国連アカデミック・インパクト外国人留学生支援Open/Close国際交流協定協定校一覧（全学）(250KB)協定校一覧（部局間）(346KB)国際化基本方針国際化推進体制理学部生命科学科　英語課程 英語で学位が取得できるプログラムPickup！都立大の国際化 「東京都立大学ならではの体験ができる交換留学制度――異文化を肌で感じた記憶はその後の人生を変える」By 朝日新聞Thinkキャンパス広告記事Open/Close学生生活・キャリアOpen/Close学修サポート学生の修学支援主体的学修支援セミナーTA（ティーチングアシスタント）等Open/Close学生サポート学生相談室保健室ダイバーシティ推進室ボランティアセンター保険の加入学生課Open/Close施設の利用図書館連絡バス美術館の無料入場等学生寮などOpen/Closeキャンパスライフ学生広報チームpresents動画クラブ＆サークルFIND YOURSELF AT TMU(2.2MB)都立大生の1日VLOG！理系・文系の学生比べてみたBy朝日新聞YouTubeチャンネル【土佐兄弟の大学ドコイク】Open/Closeキャリア・就職キャリア支援・各種サポートキャリア支援課大学院進学Pickup！キャリア支援 「1年次から履修可能な現場体験型のキャリア授業で、未来の自分を考える」By 朝日新聞Thinkキャンパス広告記事学費・減免制度・奨学金制度等Open/Close入試案内Open/Close学部入試アドミッション・ポリシー学部入試概要【2024年5月24日更新】外部英語検定試験の利用について（2025年度以降一般選抜）インターネット出願入学者選抜要項・学生募集要項入試Q&A一般選抜の入試結果【2024年5月27日更新】(133KB)多様な選抜の入試結果【2024年4月26日更新】(146KB)募集人員【2023年7月7日更新】(313KB)オープンキャンパス・説明会資料請求・お問い合わせ入学考査料・入学料・授業料Open/Close学部入試制度改正2024年度2025年度2026年度Open/Close大学院入試大学院のシステムアドミッションポリシー大学院入試概要大学院学生募集要項大学院進学後の進路状況入学考査料・入学料・授業料資料請求・お問い合わせ大学案内・大学院案内Open/Closeキャンパス・施設案内キャンパスマップCampus Gallery図書館光の塔牧野標本館交通アクセスエコキャンパス・グリーンキャンパス電力使用状況イベントカレンダー教員紹介 入学希望の方卒業生の方地域・一般の方企業・メディアの方在学生 お問い合わせ関連リンクサイトマップサイトポリシープライバシーポリシーソーシャルメディアポリシーWEBマガジンメトロノワ調達・契約情報 JP EN Follow Us都立大X都立大Channel