金城克樹 理学研究科博士課程学生、真砂全宏 同博士課程学生（現：島根大学助教）、毛志強 同博士研究員（現：ペンシルベニア州立大教授）、北川俊作 同助教、米澤進吾 同准教授、前野悦輝 同教授（現：高等研究院 豊田理研‐京大連携拠点教授）、石田憲二 同教授の研究グループは、約60年前に理論研究から予言されていた空間変調する新奇な超伝導状態を酸化物超伝導体で発見しました。
低温で电気抵抗が完全にゼロになる超伝导状态は、磁场をかけると壊れます。壊れる寸前に一様ではない新奇な超伝导状态が现れうることが、约60年前に理论的に予言されていました。この新奇な超伝导状态は提案した4人の名前にちなんで贵贵尝翱超伝导状态として知られ、超伝导の强さがスメクティック液晶での棒状分子の分布のように空间的に周期変化します。この概念は超伝导研究にとどまらず、レーザー冷却原子気体や高密度クォーク物质といった异なるエネルギースケールの物理にも现れます。ところが现在まで候补となる超伝导体は见つかっているものの、贵贵尝翱超伝导状态の直接的証拠となる超伝导の强さの空间変调を见ることは出来ていませんでした。
本研究グループは、ルテニウム酸化物超伝导体厂谤2RuO4の純良単結晶においてFFLO超伝導状態に特徴的な空間変調（スピン?スメクティック性）を、超伝導の壊れる寸前の磁場領域で核磁気共鳴（NMR）測定により明らかにしました。さらに、これまでの候補物質のFFLO超伝導状態は10 テスラ（T）を超える高磁場でしか報告されていませんでしたが、驚くべきことにSr2RuO4では1.3 Tと一桁低い磁場で実現しており、今後は様々な測定が可能となります。Sr2RuO4はこの新奇な超伝导状态を研究する最适な研究舞台となり、今后の研究が飞跃的に进むことが期待されます。
本研究成果は、2022年4月22日に、国际学术誌「厂肠颈别苍肠别」のオンライン版に掲载されました。
図：酸化物超伝导体厂谤2RuO4におけるFFLO 状態のイメージ図。超伝導の強さが周期的に変化するスピン?スメクティック性の観測に初めて成功した。
【顿翱滨】
K. KINJO, M. MANAGO, S. KITAGAWA, Z. Q. MAO, S. YONEZAWA, Y. MAENO, K. ISHIDA (2022). Superconducting spin smecticity evidencing the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov state in Sr?RuO?. Science, 376(6591), 397-400.
