2015年 | プレスリリース?研究成果
重い電子超伝導の理論計算に成功 ―奇妙な性質を持った超伝導―
本研究科物理学専攻 大槻純也助教は、これまで理論的な扱いが難しかった希土類化合物における超伝導を扱う数値計算手法を開発し、大規模数値計算によって、これまでに確認されていない奇妙な超伝導状態が希土類化合物において実現する可能性があることを明らかにしました。この成果は2015年7月15日にPhysical Review Letters誌に掲載されました（DOI:）。
研究内容
电子の质量は不変な定数ですが、化合物中ではその质量が変化しているように见えます。特に希土类化合物では、电子の见かけ上の质量が実际の质量の10倍から1000倍にもなる场合があり、「重い电子」と呼ばれています。重い电子は通常の电子には见られないような変わった性质を示すことから、実験?理论の両面から活発な研究がされています。重い电子が引き起こす现象の一つに超伝导があり、质量の非常に大きな重い电子が电気抵抗ゼロで物质中を流れるという一见相反する性质を併せ持った现象が起こります。この重い电子超伝导がどのようなメカニズムで実现しているのか、またその性质は通常の超伝导のそれとどのように异なるのかということに注目が集まっています。
重い电子超伝导の理论的な扱いとしては、重い电子と超伝导の2つの「种」を取り入れる必要があります。従来の计算手法ではそれらを别々に扱っており、両方を考虑に入れた计算はその取扱いの难しさからなされていませんでした。大槻纯也助教は、まず重い电子状态を记述する独自の数値计算アルゴリズムを开発、さらにそれを発展させて超伝导を记述する理论枠组みを构筑しました。この独自の计算手法を用いた大规模数値计算により、重い电子が実际に超伝导になることを理论的に明らかにしました。また、その超伝导の対称性が従来の予想とは异なる新奇なものである可能性を初めて指摘しました。
今后の展开
この成果により、これまで理论的に扱うことの难しかった重い电子超伝导の详细な理论研究が可能となります。また、この研究で得られた结果は、これまで见つかっていない新たな性质を持つ超伝导が重い电子系において実现している可能性を示唆し、さらなる研究を促すものと期待されます。
参考図
重い电子超伝导の概念図。(补)通常の电子は物质中で散乱されるため电気抵抗が生じる。(产)超伝导状态では电気抵抗が消失する。(肠)希土类化合物中では、电子间のクーロン相互作用により、见かけ上の质量が非常に大きな「重い电子」になる。(诲)重い电子が超伝导になる场合があり、その起源や性质に関しては未解明の问题が多く残っている。
问い合わせ先
东北大学大学院理学研究科
物理学専攻 物性理论研究室
助教 大槻 纯也
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