東北大など、電子のガラス化解明−自然界統一理解に道

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東北大学金属材料研究所の橋本顕一郎助教、佐々木孝彦教授らは、固体結晶中の電子がガラス化、結晶化するメカニズムを解明した。自然界に現れるガラス化現象の統一的な理解につながる。東邦大学、高輝度光科学研究センター、山梨大学、東京大学、高エネルギー加速器研究機構などとの共同研究の成果。

成果は２９日の米科学誌サイエンスに掲載される。

研究チームは、有機固体結晶中の電子のガラス化と結晶化の過程を詳細に調べ、電子がガラス化する現象は、一般的なガラス形成物質と多くの類似点を持つことを発見した。

ガラス化は自然界の普遍的な現象であり、物質中の磁気スピンや電気双極子、軌道自由度や超電導体中にも起こる。今回、電子のガラス化には強い電子相関と、三角格子の持つ幾何学的フラストレーションが重要なことを実験的に示し、一般的なガラス形成物質との類似性を確かめた。

窓ガラスなどに代表されるガラス物質は、我々の生活になじみが深いが、実はその詳しい形成過程は分かっていない。

そのため、気体、液体、固体のどれとも異なる「ガラス状態」が形成されるメカニズムは、物性物理学に残された大きな未解決問題の一つだった。