鉄系超伝导物质の転移温度が圧力下で4倍以上に上昇する谜を解明 明らかになった磁性と超伝导とのライバル関係
鉄系超伝导体セレン化鉄の圧力を変化させた场合に観察される状态
ドーム状(緑)に见られる磁性相の消失した先に高い温度で超伝导状态（赤）が実现していることがわかる。
© 2016 松浦康平
東京大学大学院新领域创成科学研究科の松浦康平大学院生、芝内孝禎教授、同物性研究所の上床美也教授らの共同研究グループは、鉄系超伝導体セレン化鉄において、8万気圧の高圧力を加えるとセレン化鉄が超伝導を示す温度（超伝導転移温度）が4倍以上にも上昇する現象は、超伝導を阻害していた磁性が圧力によって消えることで起こることを突き止めました。
热エネルギーを失うことなく电気を通すことのできる超伝导现象を示す物质には、比较的高い温度で超电导を示す鉄系超电导体があります。これまでの研究によって、セレン化鉄は鉄系超伝导体の中でも変わった物性を示すことが知られています。特に最近発见された超伝导転移温度が高い圧力では4倍以上にまで上昇する现象の起源は、物性物理学の大きな谜の一つでした。
今回、共同研究グループは15万気圧に及ぶ圧力をかけた状态でセレン化鉄の结晶の电気的?磁気的性质が温度の変化とともにどのように変化するかを调べました。その结果、常圧（1気圧）では磁気的秩序を示しませんが、圧力をかけると2万気圧付近で突如磁性が现れ、磁性の现れる温度が4万気圧程度まで上昇すること、さらに高圧の6万気圧程度でこの磁性が消失する圧力领域で急激にセレン化鉄が超伝导を示す温度が高くなることが初めて明らかになりました。
これは、磁性が超伝导を阻害しており、磁性が消失することで高い転移温度を持つ超伝导が现れることを意味しています。
「セレン化鉄は常圧では、约マイナス264℃で超伝导を示すようになりますが、高い圧力を加えると约マイナス235℃まで転移温度が上がる変わった性质があります。この不思议な振る舞いを理解することが课题でした」と芝内教授は説明します。「今回、物性研の上床先生の高圧物性测定技术をお借りして、高温超伝导と磁性とがライバルの関係にあり、超伝导を阻害する磁性を抑えることが高い転移温度を得るために重要であることが分かりました。今后より高い転移温度を持つ超伝导体の开発への手がかりになれば」と话しています。
なお、本成果は、京都大学理学研究科の松田祐司教授、中国科学院、米国のオークリッジ国立研究所の研究者らと共同で得られたものです。
论文情报
, "Dome-shaped magnetic order competing with high-temperature superconductivity at high pressures in FeSe", Nature Communications Online Edition: 2016/07/19 (Japan time), doi:10.1038/ncomms12146.
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