物性実験I

強相関電子物理学

教員

委嘱教授/寺嶋 太一 委嘱教授/山本 浩史

研究について

強相関電子物理学グループでは国内の最先端研究施設の優れた環境のもとで強相関電子物性の研究教育を行っている。各教員の研究テーマは以下のとおりである。

寺嶋太一委嘱教授(物質材料研究機構)
関連URL:http://www.nims.go.jp/nqt/index.html

20テスラ超伝導磁石・希釈冷凍機システム

物質・材料研究機構強磁場ステーション(つくば市)を利用して、鉄系超伝導体等の超伝導体、CeやUを含む強相関物質の電子状態、超伝導、磁性などを研究する。とりわけ量子振動測定に力を入れている。量子振動とは、電子の磁場中での運動がランダウ量子化を受けることに起因し、磁化、電気抵抗等が磁場の関数として振動する現象であり、フェルミ面、有効質量などの電子状態に関する詳細な情報が得られる。測定には強磁場だけでなく、超低温も必要であり、我々の20テスラ超伝導磁石・希釈冷凍機システム(上図)の場合、試料は絶対温度0.03 Kまで冷却される。また、3万気圧までの高圧力で電子状態をチューンした測定も可能である。これらは世界でもトップクラスの性能である。

山本浩史委嘱教授(分子科学研究所)
関連URL:http://yamamoto-tokyo.jp/ims/index.html

実は、有機化合物は強相関電子系の宝庫である。有機物を使って強相関電子系の物理をやるメリットはいくつもあるが、特に重要な点は、

  • (1) バンド構造がシンプルで、より理論との比較がしやすい。
  • (2) 格子系が柔らかいため、バンド幅を自由に制御できる。
  • (3) 状態密度が低いため、少ない刺激で大きな応答を得られる。
    • の3点が挙げられる。本研究グループでは、有機モット絶縁体と呼ばれる強相関電子系物質を用いて、新しい有機デバイスを作ること、そしてそのデバイス特性を測定することによって強相関電子の新たな一面を解明し、物性物理の基礎学理を深めることを目的として研究を行っている。例えば、有機モット絶縁体を用いてFET(電界効果トランジスタ)を作ると、低温においてゲート電圧や光照射で超伝導転移を起こすことができる。このメカニズムの詳細を今後さらに解析し、新しい物性物理の開拓と新しい電子デバイスの創出を目指す。

      光による超伝導のスイッチング
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