縺(もつ)れ結晶で現れる多重超伝導状態の性質を解明

近年、特殊な結晶構造が生み出す超伝導状態や磁気状態に注目が集まっています。CeRh2As2は、結晶構造自身は空間反転対称性をもっていますが、超伝導や磁気的性質に重要なセリウム原子サイトでは空間反転対称性が破れている特殊な結晶構造(縺れ結晶)を有しています。このような結晶では、結晶構造に起因した副格子の自由度によって2種類の超伝導状態が実現することが栁瀬陽一理学研究科教授のグループの理論から指摘されていました。ごく最近になって、MPIドレスデンのグループから理論と比較可能なCeRh2As2の発見が報告されたものの、その超伝導状態の性質については報告されていませんでした。

 私たちは、CeRh2As2に対して超伝導状態のスピン磁化率を測定し、2種類の超伝導状態が共にスピン一重項超伝導であることを明らかにしました。さらに、超伝導相内部に現れる反強磁性が低磁場の超伝導1相とのみ共存することも発見しました。

 本研究成果は、磁場に対して強い超伝導状態を実現する上で重要な知見を提供することが期待でき、複数の超伝導相を持つ新しい材料やその潜在的な応用の探求につながる可能性があります。

 本研究成果は、2023年4月20日に、国際学術誌「Physical Review Letters」誌にオンライン掲載されました。さらに、本論文はEditors’ suggestion(注目論文)にも選定されました。

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縺(もつ)れ結晶で現れる多重超伝導状態の性質を解明

論文情報

Ogata, S; Kitagawa, S; Kinjo, K; Ishida, K; Brando, M; Hassinger, E; Geibel, C; Khim, S

Parity transition of spin-singlet superconductivity using sub-lattice degrees of freedom Journal Article

In: Physical Review Letters, vol. 130, pp. 166001 , 2023.

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