東京工業大学

東京大学大学院理学系研究科

東北大学

概要

東京工業大学 理学院 物理学系の一ノ倉聖助教、東京大学 大学院理学系研究科の長谷川修司教授、高山あかり助教(現 早稲田大学講師)、東北大学の高橋隆客員教授、菅原克明准教授らの研究グループは、2次元超伝導体であるセレン化ニオブ（NbSe₂）単層膜の電気抵抗を超高真空中で測定し、弱磁場中では超伝導のゼロ抵抗状態が壊され、特殊な金属相となることを明らかにした。2次元超伝導体の一般的性質の解明として学術的な価値があるだけではなく、将来、実現されるであろう微細な2次元超伝導体を用いた量子計算デバイスに弱磁場が与える影響を示した重要な研究成果といえる。

2次元超伝導体に極低温で磁場を印加していくと超伝導から絶縁体への「量子相転移」を示すことが従来から知られていた。近年の薄膜作製技術の発達により実現した、原子レベルに薄く結晶性の良い2次元超伝導体は量子計算への応用が期待されるが、この量子相転移がさらに複雑化することが指摘されており、特に弱磁場領域の状態について統一的な見解には至っていなかった。そこで本研究では代表的な2次元超伝導体であるNbSe₂単層膜を作製し、磁場による影響を詳細に調べた。その結果、超伝導－絶縁体の量子相転移中に、理論的に提案されていた「ボーズ金属相」によく一致する状態を発見した。

研究成果は6月5 日に米国物理学会誌「Physical Review （フィジカルレビュー）B」にオンライン掲載され、さらにEditor’s suggestion（注目論文）として選出されました。

図1. 超高真空中で行う4端子電気抵抗測定（左）と分子線エピタキシー法で作製したセレン化ニオブ単層膜（右）の模式図

詳細については、 東京工業大学 のホームページをご覧ください。

―東京大学大学院理学系研究科・理学部 広報室―