College of Science and Technology,
Laboratory
物性実験研究室・超伝導研究室
物性実験研究室と超伝導研究室は、互いに協力しながら超伝導体、磁性体、半導体などの性質を調べています。これらの性質の多くは物質中の電子によって決まってきます。そこで私たちは、現在までに得られている知見を基に物質合成を行い、さまざまな性質（電気的性質、磁気的性質、光学的性質など）を測定し、合成した物質中における電子の振る舞いを明らかにしようとしています。さらに、物質の持つ結晶構造からその性質を予測し、次世代の機能性材料として役立つ物質を見いだそうとしています。また、超伝導応用に関する歴史も古く、超伝導体の実用化を目指した研究もしています。
エキゾチック超伝導体の発現機構の研究
超伝導は電気抵抗が突然ゼロになる最も劇的な巨視的量子現象ですが、室温超伝導の実現は現代物理学が挑む、究極の目標のひとつです。高い温度で超伝導を示す物質（高温超伝導体）では、従来の低温超伝導体とは全く異なる不可思議な機構で超伝導が発現していると考えられています。このような非従来型の超伝導は、総称してエキゾチック超伝導とよばれており、その発現機構の解明は、室温超伝導の実現に向けて物理学が挑むべき最も重要なミッションです。
幾何学的フラストレート磁性体の新奇量子現象の研究
磁石の性質（磁性）は、原子というミクロな磁石の凝集体の物理として理解することができます。磁石を構成する原子の磁極は、隣接原子間に働く相互作用により規則正しく配列することを好みますが、構成原子が三角格子を形成する場合には、すべての原子が満足する磁気配列をとることができません。このような「三角関係」の状況は幾何学的フラストレーションとよばれており、スピン液体やスピンクラスターなどの多彩な新奇量子現象を誘起する概念として現在注目を集めています。
低次元化合物の磁性
2次元層状化合物の1つである遷移金属リントリカルコゲナイトMPX3 （M: 遷移金属元素、X: カルコゲン元素）では、遷移金属元素が蜂の巣格子を形成し、M とX の種類により低温で様々な磁気秩序構造を示すことが知られています。これらの物質群は以前から研究されてきましたが、最近、MnPS3 は空間反転対称性と時間反転対称性を持たないフェロトロイディシティーを持つ物質として、FePS3 はモット絶縁体の1つとして高圧下で金属非金属転移を起こす物質として注目され直しています。さらに、これらの物質群の単層薄膜では、エネルギーバンドの多谷構造に伴う電子の新しい自由度を利用したデバイスの可能性があり、バレートロニクスという新分野が形成されてきています。
