高エネルギー加速器研究機構(KEK)などで構成される研究グループは、J-PARCミュオン科学実験施設(MUSE)において、新物質のイリジウム酸化物Ba2IrO4が銅酸化物高温超伝導体の母物質によく似た性質を持つことを明らかにした。
同成果は物質・材料研究機構(NIMS)の岡部博孝研究員、磯部雅朗グループリーダー、青山学院大学の秋光純教授、およびKEK物質構造科学研究所の門野良典教授、三宅康博教授らによるもので、米国科学誌「Physical Review B」(オンライン版)に掲載された。
高温超伝導は、銅酸化物や鉄系物質など、新しい物質で発現することが確認されており、超伝導が発現する温度は最も高いもので約マイナス110℃(160K)まできている。しかし超伝導の活用には、さらなる高温での実現が求められており、物質研究が各所で進められている。同研究グループは、新しい超伝導体の開発とその発現メカニズムの解明に取り組み、今回、6万気圧という高圧下で合成された新物質Ba2IrO4を、ミュオンスピン回転法(μSR)を用いて、その磁気状態を観測した。
Ba2IrO4は、代表的な銅酸化物超伝導体La2CuO4と結晶構造が一致しているのみならず、電子のスピンと軌道の相互作用による新しい絶縁体状態を形成していると考えられている。
物質の局所磁場を測定できるμSRで詳しく調べた結果、Ba2IrO4はマイナス33℃(240K)以下でスピンの向きが互い違いに秩序よく並ぶ反強磁性相が出現することが確認された。
さらに詳細な解析を行ったところ、個々のイリジウム原子が持つ磁気モーメント(磁石の強さ)が、理論値よりもかなり小さいことが判明。これらの現象は、高温超伝導体の母物質の銅酸化物でよく観測されている現象である 。
ことから、Ba2IrO4でも高温超伝導につながる可能性があることが示唆されたと研究グループでは説明している。
고에너지 가속기 연구 기구(KEK)등에서 구성되는 연구 그룹은, J-PARC 뮤온 과학 실험 시설(MUSE)에 대하고, 신물질의 이리듐 산화물 Ba2IrO4가 동산화물 고온초전도체의 모성애를 주제로 한 것질에 잘 닮은 성질을 가질 것을 밝혔다.
동성과는 물질·재료 연구 기구(NIMS)의 오카베 히로시효연구원, 이소베아랑그룹리더-, 아오야마 학원대학의 아키미츠순교수, 및 KEK 물질 구조 과학 연구소의 카도노 요시노리 교수, 미야케 야스히로 교수들에 의하는 것으로, 미국 과학잡지 「Physical Review B」(온라인판)에 게재되었다.
고온초전도는, 동산화물이나 철계 물질 등, 새로운 물질로 발현하는 것이 확인되고 있어 초전도가 발현하는 온도는 가장 높은 것으로 약마이너스 110℃(160K)까지 오고 있다.그러나 초전도의 활용에는, 새로운 고온으로의 실현이 요구되고 있어 물질 연구가 각처에서 진행되고 있다.동연구 그룹은, 새로운 초전도체의 개발과 그 발현 메카니즘의 해명에 임해, 이번, 6만 기압이라고 하는 고압하에서 합성된 신물질 Ba2IrO4를, 뮤온스핀 회전법(μSR)을 이용하고, 그 자기 상태를 관측했다.
Ba2IrO4는, 대표적인 동산화물초전도체 La2CuO4와 결정 구조가 일치하고 있을 뿐만 아니라, 전자의 스핀과 궤도의 상호작용에 의한 새로운 절연체 상태를 형성하고 있다고 생각되고 있다.
물질의 국소 자장을 측정할 수 있는μ SR로 자세하게 조사한 결과, Ba2IrO4는 마이너스 33℃(240K) 이하로 스핀의 방향이 엇갈림에 질서 잘 줄선 반강자성상이 출현하는 것이 확인되었다.
한층 더 상세한 해석을 실시했는데, 개개의 이리듐 원자가 가지는 자기모멘트(자석의 힘)가, 이론치보다 꽤 작은 일이 판명.이러한 현상은, 고온초전도체의 모성애를 주제로 한 것질의 동산화물로 자주(잘) 관측되고 있는 현상이다 .
일로부터, Ba2IrO4에서도 고온초전도로 연결될 가능성이 있는 것이 시사되었다고 연구 그룹에서는 설명하고 있다.