超高真空SQUIDによる表面超構造超伝導のマイスナー効果の検出
【研究分野】薄膜・表面界面物性
【研究キーワード】
原子層超伝導 / マイスナー効果 / SQUID / その場測定 / 超高真空 / 表面・界面物性 / 超伝導材料・素子 / 物性実験 / 単原子層超伝導 / 表面超構造超伝導
【研究成果の概要】
超伝導の実験的定義には電気抵抗ゼロとマイスナー効果の両方が必要である。本研究において、単原子層レベルの超薄膜で超伝導を示す系をいくつか発見したが、それらはすべてゼロ抵抗の検出だけに依っていた。そのため、当研究室で独自開発した超高真空中における「縦磁場型超高真空サブケルビン・マイクロ４端子プローブ装置」を改造して、SQUIDシステムを組み込み、マイスナー効果を検出できるようにした。現在は単原子層のマイスナー効果を検出する感度までには至っていないが、いくつかの原子層超伝導系を発見し、それらが、BCS理論では説明できない非従来型超伝導である可能性も実験的に示すことができた。
【研究の社会的意義】
今まで超伝導は３次元バルク結晶で盛んに研究されてきたが、最近になって、結晶表面の１，２原子だけが示す超伝導「表面超構造超伝導」または「原子層超伝導」が発見され、注目を浴びている。それは空間反転対称性の破れに起因する特異な超伝導物性が期待できるので学術的興味だけでなく超伝導スピントロニクスなどのデバイス応用分野からも関心を集めている。本研究の成果は、原子層超伝導物質系の多様性を拡げ、この分野の出発点となる重要なものである。その意味で学術フロンティアを拡げるという大きな意義があるのは明らかであるし、超伝導原子層が超省エネデバイス等に利用される基礎研究としても社会的意義が大きい。
【研究代表者】
【研究協力者】 |
| 秋山 了太 | 東京大学 | 大学院理学系研究科 | 助教 |
| 高山 あかり | 早稲田大学 | 理工学術院先進理工学部 | 専任講師 |
| 保原 麗 | 東京大学 | 大学院理学系研究科 | 研究員 |
| 高橋 隆 | 東北大学 | 大学院理学研究科 | 教授 |
| 菅原 克明 | 東北大学 | 大学院理学研究科 | 准教授 |
| 長谷川 幸雄 | 東京大学 | 物性研究所 | 教授 |
| Saranin Alexander A. | Institute of Automation and Control | Russian Academy of Science |
| Andrey V. Zotov | Institute of Automation and Control | Russian Academy of Science |
| Matetskiy Andrey V. | Institute of Automation and Control | Russian Academy of Science |
| 一ノ倉 聖 | 東京工業大学 | 理学院 | 助教 |
| 中村 友謙 | 物質・材料研究機構 | 研究員 |
| 遠藤 由大 | 東京大学 | 大学院理学系研究科 |
| 遠山 晴子 | 東京大学 | 大学院理学系研究科 |
| HUANG Hongrui | 東京大学 | 大学院理学系研究科 |
| 渡邉 和己 | 東京大学 | 大学院理学系研究科 |
| 中西 亮介 | 東京大学 | 大学院理学系研究科 |
| 兵頭 俊夫 | 高エネルギー加速器研究機構 | ダイヤモンドフェロー |
| 望月 出海 | 高エネルギー加速器研究機構 | 物質構造科学研究所 | 助教 |
| 深谷 有喜 | 日本原子力研究開発機構 | 先端基礎研究センター | 研究主幹 |
|
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【配分額】43,940千円 (直接経費: 33,800千円、間接経費: 10,140千円)