高輝度放射光を用いて高温超伝導体中の電子の振動を解明

超伝導とは、ある特定の温度以下で金属の電気抵抗がゼロになり、電気がスムーズに流れるようになる現象です。多くの超伝導体はおよそ−200℃以下という非常に低い温度でしかこの性質を示さないため、より高い温度で超伝導を示す物質が望まれる一方、超伝導の発現機構と超伝導転移温度を高める指針は解明されていません。電気の流れや振動を詳しく調べることで、これらの課題を解決する手がかりが得られる可能性があります。

東北大学学際科学フロンティア研究所の鈴木博人助教らの研究グループは、量子科学技術研究開発機構(QST) NanoTerasu センター、兵庫県立大学、産業技術総合研究所、物質・材料研究機構などとの共同研究により、−163℃で超伝導を示す銅酸化物超伝導体のプラズマ振動の性質を解明しました。測定には、軟X線領域の放射光を試料に照射し、跳ね返ってきた光のエネルギーを調べる 共鳴非弾性X線散乱(RIXS) を用いました。本研究は高温超伝導の発現機構に知見を与えるとともに、QSTが NanoTerasu の共用ビームラインにて開発した RIXS装置の世界最高水準の性能を実証するものです。

この研究成果は、米国物理学会が発行する学術誌 Physical Review B に 2025年4月21日付で掲載されました。