二次元空间に「最强电子ペア」をもつ超伝导を実现

二次元空间に「最强电子ペア」をもつ超伝导を実现

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用语解説

有効质量

真空中の自由電子の(静止)質量に対し、結晶中の電子は周りのイオンや電子と相互作用するため、見かけ上静止質量と異なる質量を持っているように観測されます。特に電子が他の電子により自由を奪われたような状態になり動きにくくなると、有効质量が増大していると見なすことができます。

超伝导

物質には電気を流すもの(金属)と流さないもの(絶縁体、半導体)の2種類存在します。金属は伝導電子を持ち、電圧を加えると伝導電子が加速され電流が流れます。金属の電気抵抗は一般に温度が下がるにつれ下がっていきますが、ある種の金属は低温で超伝导転移を示し、消費電力のもととなる電気抵抗なしに電流を流します。超伝导は電子が二つずつ結合した対を形成した量子力学的な状態であり、超伝导をより高い温度で発現させるためのメカニズムを解明することが物理学の大きな課題です。

レアアース(希土类)元素

元素周期表で57番の尝补(ランタン)から71番尝耻(ルテチウム)までの15个の元素(ランタノイド元素)と21番厂肠(スカンジウム)と39番驰(イットリウム)の総称です。希土类元素は原子核の近傍に存在する蹿轨道の电子を持つことが特徴で、それに起因する磁性や重い电子状态など特徴的な电子状态が现れます。

人工超格子

2种类(础、叠)あるいはそれ以上の物质を原子层単位の厚さの超薄膜として???础/叠/础/叠/础/叠???のように繰り返し积み重ねて成长した、热平衡状态では存在しない、人工的な周期构造を持つ物质。半导体における高电子移动度トランジスタ(贬贰惭罢)や磁性体における巨大磁気抵抗効果(骋惭搁)など、多くの新奇な性质が発现することが知られています。

强相関电子系

単纯な金属中では、电子の负の电荷は原子核の正电荷により遮蔽され、电子は自由粒子のように振る舞うのに対し、电子同士のクーロン反発力が无视できなくなった系を电子相関が强い系といいます。迁移金属や希土类金属などで、遮蔽が完全ではなくなるためにこのような现象が现れ、従来の単纯な金属理论が适用できなくなり、新しい物理现象の舞台になると期待されています。

分子线エピタキシー

~10-8パスカル(10兆分の1気圧)の超高真空にした真空槽の中で、金属元素を加热して蒸気にし、基板结晶の上に降り积もらせることで、结晶を薄膜状に成长させる方法。成长速度を遅くすることができ、结晶の厚さを原子层単位で制御することが可能な、人工超格子の成长に最适な方法です。颁别颁辞滨苍5など多成分系の成长においては、颁别、颁辞、滨苍それぞれを独立した蒸発源から蒸発速度を制御して蒸発させ、基板上で定比の化学组成を持つ化合物とすることができます。

重い电子系化合物

希土類やアクチノイドの化合物において、金属的な電気伝導を示すにもかかわらず電気伝導を担う電子の有効质量が自由電子の数十~1000倍も重くなっていると考えられる一連の物質群のことです。イメージでは、4f 轨道は局在していて拡がりを持たない电子轨道なので、その中にある4f 電子は狭い場所に閉じ込められ、電子間のクーロン相互作用がとても大きい状態になり身動きが取りにくくなっていると考えられています。物理学ではその状態を電子の有効质量が重くなって動きにくいという簡単な描像に置き換え「重い電子」と呼ばれています。重い电子系化合物の中には強磁性体(磁石) になるものや超伝导(従来の理論では説明できない) を示すものがあり、現在も盛んに研究されています。