京大、特定方向に整列する超電導状態を発見

京都大学大学院理学研究科の米澤進吾助教らは、液晶のような特定の向きに整列する超電導状態を発見した。超電導を引き起こす電導電子ペアの強さが、方向によって変化する「回転対称性の破れた超電導」を見つけたのは初めて。強さの方向を制御できれば、超電導デバイスの開発やトポロジカル超電導を利用する量子コンピューターの実現につながる。成果は英科学誌ネイチャーフィジクス電子版に掲載された。

研究グループは、銅を挿入したビスマス・セレン化合物超電導物質で、電導電子のペアが整列して特別な方向を生じさせていることを確認した。液晶ディスプレーに利用される液晶のネマティック状態と似ていることからこれを「ネマティック超電導」と名付けた。

この物質に対し、平行に磁場を回転させるとビスマスとセレンが三角形構造をなすため、比熱が磁場角度に６０度周期の振動が期待される。しかし実験では１８０度周期を示すことが分かった。これにより三角形の辺の方向の一つで電導電子ペアの強さが弱まることが明らかになった。