東北大学大学院理学研究科物理学専攻 東北大学理学部物理学科

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。

徳永 陽 客員教授(日本原子力研究開発機構)
関連URL：https://asrc.jaea.go.jp/

1911年に超伝導が発見されて以来、銅酸化物、有機物、鉄系など様々な超伝導体が見つかり、その性質の多様性が明らかになってきた。特に2000年以降、ウラン化合物において「スピン三重項超伝導」と呼ばれる新しいタイプの超伝導体が発見され、その特異な性質が注目されている。例えば、強磁性と超伝導がミクロに共存したり、通常は磁場で壊れる超伝導が逆に磁場で強化されるなど、従来の常識を覆す現象が観測されている。また、スピン三重項超伝導はトポロジカル超伝導体として次世代量子コンピュータへの応用も期待されている。本研究グループでは、核磁気共鳴法をはじめ、単結晶育成、磁気・輸送測定、中性子散乱などの多角的な手法を駆使し、最新の単結晶微細加工技術も活用しながら、新奇な強相関電子物性の解明に取り組む。

山浦 一成 客員教授(物質・材料研究機構)
関連URL：https://www.nims.go.jp/index.html

強相関電子系の中でも特に磁気交換バイアス材料の創製とスピントロニクス応用を研究している。人工界面に依存しないバルク材料の開発を目指し、二重ペロブスカイト化合物を用いた磁気交換バイアス効果の探索を進めている。本研究では、NIMSの高温高圧合成装置を活用し、新規材料の合成を行うとともに、SPring-8の放射光ビームラインを用いた高分解能X線回折測定により、磁性元素の配列秩序を評価している。さらに、第一原理計算を駆使して物性発現機構を解析し、理論と実験の両面から材料設計を行っている。NIMSの最先端設備と国際的な共同研究を活用し、ORNL、ISISとの連携のもと、中性子回折実験を通じた磁気構造解析も進めている。これらの研究を通じて、強相関電子系における磁気的異方性や電子相関の影響を明らかにし、新たな機能性材料の開発につなげることを目指している。

石井 賢司 委嘱教授(量子科学技術研究開発機構)
関連URL：https://www.qst.go.jp/site/kansai-sr/2665.html

東北大学キャンパス内にあるNanoTerasuや兵庫県西播磨にあるSPring-8といった世界最先端の放射光施設から得られる強力なＸ線を利用した強相関電子系の研究を行っています。遷移金属化合物などの強相関電子系では電子の持つ電荷・スピン・軌道と結晶の格子が複雑に絡み合うことで物性が発現しており、従来の方法では得られない知見を与えることができる放射光Ｘ線を利用した先端的計測は、その絡み合いを解きほぐす上で極めて有効です。例えば、先端的計測の一つであるＸ線非弾性散乱では、電荷・スピン・軌道や格子振動の励起状態を観測し、それらのダイナミクスを支配する相互作用を明らかにすることができます。このような放射光を利用した計測法を発展させて強相関電子系における物性の発現機構解明に取り組むことに加え、そこで得られた知見をエネルギー・環境問題解決に資する材料の電子状態分析に活用することで社会に貢献することを目指しています。