理学部 伊藤 豊 准教授らのグループが超伝導体Hg1212に未知の電子ゆらぎをNMR法で発見
2017.03.09
研究成果
理学部物理科学科の伊藤豊准教授は、産業技術総合研究所の町敬人研究員と芝浦工業大学の山本文子教授との共同研究で、2枚層の銅酸化物高温超伝導体HgBa2CaCu2O6+d(Hg1212)の擬ギャップ状態と呼ばれる常伝導状態に未知の超低速ゆらぎが存在することを、銅核の核磁気共鳴(NMR)法を用いて観測することに成功したと発表しました。
同研究成果は、アメリカ物理学会発行の学術誌Physical Review Bの本論文として2017年3月6日付けオンライン版に掲載されました。
掲載論文
Title : Ultraslow fluctuations in the pseudogap states of HgBa2CaCu2O6+d
邦題:HgBa2CaCu2O6+dの擬ギャップ状態における超低速ゆらぎ
Authors : Y. Itoh, T. Machi, A. Yamamoto 著者: 伊藤 豊、町 敬人、山本 文子
Phy. Rev. B Vol.95, 094501 (2017), DOI : 10.1103/PhysRevB.95.094501
背景
研究概要と展望
用語解説
核磁気共鳴法
病院で使われているMRIと同じ原理に基づいた実験手法で、核磁気共鳴 Nuclear Magnetic Resonance の頭文字を使ってNMR法と呼びます。物質を構成する原子の中心の原子核は、静磁場をかけるとミクロな磁石として振る舞い、ラジオ波と同じ周波数帯域の電波によって共鳴します。ここでは、Hg1212中の銅核の63Cu核スピンにラジオ波を照射して起きる核磁気共鳴現象を利用しています。周囲の電子と核との相互作用を通じて物質内部のミクロな様子を知ることができます。なお、核反応や核融合とは無関係です。
横緩和
核磁気共鳴現象は物質の中の核スピンだけが選択的に電磁波を吸収すると同時に吸収したエネルギーを周りに散逸し熱平衡状態に戻るプロセスから成り立ちます。熱平衡状態に戻る過程を緩和と呼び、外部磁場に平行な成分の緩和(縦緩和)と垂直な成分の減衰(横緩和)の2つの緩和過程があります。横緩和機構はエネルギーを保存する散乱過程から成り立っており、縦緩和と比べるとやや複雑な振る舞いを示し、詳細な検討が必要とされています。
ゆらぎ
物質はたくさんのイオンと電子から成り立つ集合体なので熱平衡状態でも絶えずそれらの位置、電荷、磁気がゆらいでいます。単なる平均ではそれらの物理量は打ち消し合って零となりますが、2乗平均は有限に残ります。これが物質の性質(物性)を特徴付ける「ゆらぎ」です。