第 14 回凝縮系科学賞を受賞して凝縮系物性研究部門

橘高 俊一郎この度、第 14 回凝縮系科学賞を受賞する栄誉に恵まれ正確に磁場をかけた際に上部臨界磁場が低温で強く制限さました。本賞は凝縮系科学に従事する優れた若手研究者をれ、超伝導一次相転移が生じる現象です。パウリ常磁性効奨励することを願い、青山学院大学(現 岡山大学特任教

果と良く似ていますが、スピンが磁場方向に偏極できるス授)の秋光純教授と東京理科大学の福山秀敏教授が私費をピン三重項超伝導状態ではそのような対破壊現象は期待で投じて 2006 年に創設された賞です。受賞対象者は、「物きません。二つ目の問題は、超伝導ギャップ構造です。単理・化学・材料科学にわたる、広い意味での凝縮系科学の純にはカイラル p 波は円筒状フェルミ面にノードを持たな研究に従事する若い研究者(博士学位取得後 10 年以内のいはずですが、ラインノードの存在を示唆する実験結果が者)」で、毎年、実験系・理論系各 1 名が選出されます(該複数報告されていました。こうした問題に対して、我々の当者無しの場合も有)。物性研からは第 1 回に中辻知氏、グループでは 2014 年に極低温磁化測定から一次相転移に第 6 回に北川健太郎氏が受賞されています。今回、受賞のおいて明確な磁化の飛びが伴うことを突き止めました。通

対象となった研究課題は「極低温精密比熱測定による超伝常の軌道効果だけでは、このように大きな磁化の飛びは期導ギャップ構造の決定」です。0.06 K 以下の極低温まで比待できないため、パウリ常磁性効果でスピン磁化が変化し熱の磁場角度依存性を高精度に測定できる世界最高水準のたと解釈する方が自然です。さらに、2018 年には低磁場装置を完成させ、それを用いて様々な非従来型超伝導体の領域において極低温比熱が磁場の 1/2 乗に比例して上昇すギャップ構造を解明したことが主な受賞理由です。中でもること(ラインノードの存在を強く支持)、面内回転磁場中CeCu2Si2(Tc = 0.6 K)と Sr2RuO4(Tc = 1.5 K)の超伝導対で観測される 4 回対称の比熱振動が 0.04Tc(60 mK)の極称性について、従来の見方に再考を迫る実験事実を明らか

低温まで低磁場では符号を変えずに観測されることを明らにした点が高く評価されました。CeCu2Si2 に関する研究成かにしました。本結果は、異方的なフェルミ速度を持つ

果は物性研だより第 57 巻第 2 号(2017)の「第 11 回日本物フェルミ面に水平ラインノードが備わっていれば自然に説理学会若手奨励賞を受賞して」で紹介しましたので、本稿明することができます。その超伝導ギャップ構造はカイラ

では Sr2RuO4 の研究成果についてご紹介したいと思います。

ル p 波超伝導とは相容れないため、従来の有力説に強い疑

Sr2RuO4 は、銅酸化物高温超伝導体と同じ層状ペロブ問を呈する内容で論文にまとめました［受賞対象論文 3］。

スカイト構造を持つルテニウム酸化物超伝導体として水平ラインノードはスピン三重項超伝導と相性が悪く、パ1994 年に報告されました。その発見からまもなく、NMRウリ常磁性効果に酷似した現象も考慮すればスピン一重項ナイトシフトやスピン偏極中性子散乱の実験から超伝導状超伝導であることが有力です。実際に、その翌年の 2019態でスピン磁化率が変化していない可能性が指摘され、大年、米国の研究グループにより Sr2RuO4 の超伝導状態で変珍しいスピン三重項超伝導体の有力候補として大きな注

NMR ナイトシフトが実は減少することが実験から明らか目を集めるようになりました。その超伝導状態では時間反にされ、現在ではスピン一重項超伝導の可能性が活発に議転対称性も破れていることが様々な実験から示唆され、論されるようになっています。こうした研究発展へのユクーパー対の軌道部分が kx+iky のカイラル p 波超伝導が実ニークな貢献が評価されて、今回の受賞に至りました。

現していると長年期待されてきました。Sr2RuO4 は 3 つの振り返れば、私と Sr2RuO4 の付き合いも早 15 年になり円筒状のフェルミ面を持ち、低温物性もフェルミ液体的とました。出会いは 2004 年で、発見者である前野悦輝教授

比較的シンプルな系であることから、理論研究も活発に行の研究室に 4 回生として加わり、Sr2RuO4 の一軸性圧力効

われ、本物質を舞台に「スピン三重項超伝導の物理」が大果を卒業研究テーマに選んだことがきっかけです。このときく発展してきました。

きの卒業研究を皮切りに、異方的圧力下の Sr2RuO4 では一方で、スピン三重項超伝導の枠組みでは理解できないTc が 3 K にまで倍増した超伝導状態が安定化することを実現象もいくつか報告されていました。その一つが ab 面に証し、数年後に論文にまとめて発表しました。実は、

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Sr2RuO4 における NMR ナイトシフトの減少は Tc が上昇

受賞対象論文した一軸性圧力下で最初に報告されています。上昇した[1] "Multiband superconductivity with unexpected

Tc と比べて低い温度で NMR ナイトシフトが減少したこと

deficiency of nodal quasiparticles in CeCu2Si2"から測定中の発熱が疑われ、低パルス出力での実験が追究

S. Kittaka, Y. Aoki, Y. Shimura, T. Sakakibara, S. Seiro,

されて常圧での観測に至ったそうです。私に研究への扉を

C. Geibel, F. Steglich, H. Ikeda, and K. Machida

開いてくれた一軸性圧力が昨年の重大発見の鍵を握っていPhys. Rev. Lett. 112, 067002 (2014).

たことには不思議な縁を感じました。今回の受賞を励みにして、今後も凝縮系科学の発展に役立てるように精進して[2] "Evidence for chiral d-wave superconductivity inいきたいと思います。最後になりましたが、こうした研究

URu2Si2 from the field-angle variation of its specific heat"

成果はお世話になった多くの方々のサポートなしには得ら

S. Kittaka, Y. Shimizu, T. Sakakibara, Y. Haga, E.

れませんでした。この場をお借りして深くお礼申し上げま

Yamamoto, Y. Onuki, Y. Tsutsumi, T. Nomoto, H. Ikeda,

す。また、物性研究所という最高の環境で研究に没頭でき

and K. Machida

たからこそ、今回の受賞に至ったものと深く感謝しており

J. Phys. Soc. Jpn. 85, 033704 (2016).

ます。これからも、多くの若手研究者が最高の環境で自由に研究に没頭できる物性研究所であることを心から願って[3] "Searching for gap zeros in Sr2RuO4 via field-angle-

おります。今後ともどうぞよろしくお願い致します。

dependent specific-heat measurement"
S. Kittaka, S. Nakamura, T. Sakakibara, N. Kikugawa,
T. Terashima, S. Uji, D. A. Sokolov, A. P. Mackenzie, K.
Irie, Y. Tsutsumi, K. Suzuki, and K. Machida
J. Phys. Soc. Jpn. 87, 093703 (2018).

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