これまでの研究

　前野新学術では空間反転対称性の破れた超伝導体やドープしたトポロジカル絶縁体におけるトポロジカル超伝導状態の探索が主なテーマでしたが、今回は電子間相互作用が働く系でのトポロジカル量子現象の研究を分担させていただく予定です。

本領域での研究

　専門は低温物性物理で、主に核磁気共鳴（ＮＭＲ）を用いた超伝導等の研究を行っております。試料の合成、透過型電子顕微鏡やＸ線を用いた結晶構造解析、バンド計算なども行っています。低温（20 mK）や高圧（4 GPa）、強磁場（１４Ｔ）下での測定が常時研究室内でできるようになっており、パルス強磁場（56 T）下でのＮＭＲ測定も成功させています。

　本領域では(Cu,Sr,Nb)_xBi₂Se₃（図１）とともに、遷移金属CrやＰｔ をベースにした化合物におけるトポロジカル超伝導状態を探索する計画です。遷移金属の酸化物（銅酸化物高温超伝導体や水和コバルト酸化物）やカルゲンナイド（鉄砒素系高温超伝導体）などが強相関物質として有名ですが、最近Cr をベースにした化合物群A₂Cr₃As₃(A=K, Rb,Cs) （図２）で超伝導が発見され、強相関電子系で新しい超伝導体仲間が増えました。Rb₂Cr₃As₃ (T_c=4.8K) では超伝導ギャップ関数に点状の節（point nodes）が存在すること、強磁性ゆらぎが低温で発達することなどが我々の研究によって明らかになりました。液体³He の物理が固体である本物質（群）で実現する可能性が高く、今後単結晶を用いた研究進展が楽しみです。　"岡山発" の超伝導体SrPtAsも強相関トポロジカル物質としての可能性を秘めています。バンド構造やハチの巣結晶構造がドープしたグラフィンと類似性を持ち、d+id 超伝導状態が実現しやすいと理論的に提案されています。このようなカイラル超伝導状態はトポロジカル非自明です。今後はバンド構造やスピン軌道相互作用の制御等を行いながら、トポロジカル量子物理現象を探索していきたいと考えています。

図1:Cu_xBi₂Se₃の超伝導状態におけるスピン回転対称性の破れ
　　(DOI: 10.1038/NPHYS3781)

図2:Rb₂Cr₃As₃の結晶構造

略歴

1990年

大阪大学大学院基礎工学研究科博士課程修了　工学博士号取得

1990年

-2004年　大阪大学大学院基礎工学部　助手、助教授

2004年

岡山大学大学院自然科学研究科数理物理科学専攻教授（理学部物理学科兼任）
その間　カリフォルニア大学客員研究員、大阪大学招聘教授、東京大学客員教授、
中国科学院物理研究所研究員、などを兼任、現在に至る

代表論文

"Spin-rotation symmetry breaking in the superconducting state of Cu_xBi₂Se₃"
K. Matano, M. Kriener, K. Segawa, Y. Ando, G.-q. Zheng,
Nature Physics 12, 3781-1-4 (May. 2016).
DOI: 10.1038/nphys3781

"Ferromagnetic spin fluctuation and unconventional superconductivity in Rb₂Cr₃As₃ revealed by ⁷⁵As NMR and NQR."
J. Yang, Z.T. Tang, G.H. Cao and G.-q. Zheng,
Phys. Rev. Lett. 115, 147002-1-5 (Sep. 2015).
DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.147002

"Spin-singlet superconductivity with a full gap in locally noncentrosymmetric SrPtAs"
K. Matano, K. Arima, S. Maeda, Y. Nishikubo, K. Kudo, M. Nohara, and G.-q. Zheng,
Phys. Rev. B 89, 140504(R)-1-4 (Apr. 2014).
DOI: 10.1103/PhysRevB.89.140504

"NMR and NQR Studies on Non-centrosymmetric Superconductors Re₇B₃, LaBiPt, and BiPd."
K. Matano, S. Maeda, H. Sawaoka, Y. Muro, T. Takabatake, B. Joshi, S. Ramakrishnan, K. Kawashima, J. Akimitsu, and G.-q. Zheng,
J. Phys. Soc. Jpn. 82, 084711-1-5 (Jul. 2013) (5 pages).
DOI: http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.82.084711

"Abrupt enhancement of noncentrosymmetry and appearance of a spin-triplet superconducting state in Li₂(Pd_1-xPt_x)₃B beyond x=0.8"
S. Harada, J. J. Zhou, Y. G. Yao, Y. Inada, and G.-q. Zheng,
Physical Review B 86, 220502(R)-1-5 (Nov. 2012).
DOI: 10.1103/PhysRevB.86.180501

"Superconducting state in the noncentrosymmetric Mg_9.3Ir₁₉B_16.7 and Mg_10.5Ir₁₉B_17.1 revealed by NMR"
K. Tahara, Z. Li, H. X. Yang, J. L. Luo, S. Kawasaki, and G.-q. Zheng,
Physical Review B 80, 060503(R)-1-4 (Aug. 2009).
DOI: 10.1103/PhysRevB.80.060503

"Spin-singlet superconductivity with multiple gaps in PrO_0.89F_0.11FeAs "
K. Matano, Z.A. Ren, X.L. Dong, L.L. Sun, Z.X. Zhao and G.-q. Zheng,
Europhys. Lett. 83, 57001-1-5 (Sep. 2008).
DOI: 10.1209/0295-5075/83/57001

"Spin Triplet Superconducting State due to Broken Inversion Symmetry in Li₂Pt₃B"
M. Nishiyama, Y. Inada, and G.-q. Zheng,
Phys. Rev. Lett. 98, 047002-1-4 (Jan. 2007).
DOI: 10.1103/PhysRevLett.98.047002

"Field-Induced Ferromagnetic Order and Colossal magnetoresistance in La_1.2Sr_1.8Mn₂O₇:A ¹³⁹La NMR Study"
Y. Shiotani, J.L. Sarrao, and G.-q. Zheng,
Phys. Rev. Lett. 96, 057203-1-4 (Feb. 2006).
DOI: 10.1103/PhysRevLett.96.057203

"Spin singlet pairing in the superconducting state of NaxCoO₂·1.3H₂O: Evidence from a ⁵⁹Co Knight shift in a single crystal"
G.-q. Zheng, K. Matano, D. P. Chen, and C. T. Lin,
Physical Review B 73, 180503(R)-1-4 (May. 2006).
DOI: 10.1103/PhysRevB.73.180503

"Critical point and the nature of the pseudogap of single-layered copper-oxide
Bi₂Sr_2-xLa_xCuO₆ superconductors"
G.-q. Zheng, P.L. Kuhns, A.P. Reyes, B. Liang and C.T. Lin,
Phys. Rev. Lett. 94, 047006-1-4 (Feb. 2005).
DOI: 10.1103/PhysRevLett.94.047006

"Unconventional Superconductivity and Electron Correlations in the Cobalt
Oxyhydrate Na_0.35CoO₂·yH₂O from Nuclear Quadrupole Resonance"
T. Fujimoto, G.-q. Zheng,Y. Kitaoka, R. L. Meng, J. Cmaidalka, and C.W. Chu,
Phys. Rev. Lett. 92, 047004-1-4 (Jan. 2004).
DOI: 10.1103/PhysRevLett.92.047004

"Fermi-Liquid Ground State in the n-Type Pr_0.91LaCe_0.09CuO₄ Copper-Oxide Superconductor"
G.-q. Zheng, T. Sato, Y. Kitaoka, M. Fujita and K. Yamada,
Phys. Rev. Lett. 90, 197005-1-4 (May. 2003).
DOI: 10.1103/PhysRevLett.90.197005

"Gapless Magnetic and Quasi-particles Excitations due to the Coexistence of Antiferromagnetism and Superconductivity in CeRhIn5 : ¹¹⁵In-NQR Study under　Pressure"
S. Kawasaki, T. Mito, Y. Kawasaki, G.-q. Zheng, Y. Kitaoka, D Aoki, Y Haga,
and Y. Onuki,
Phys. Rev. Lett. 91, 137001-1-4 (Sep. 2003).
DOI: 10.1103/PhysRevLett.91.137001

"Unique spin dynamics and unconventional superconductivity in the layered heavy fermion compound CeIrIn5: NQR evidence"
G.-q. Zheng, K. Tanabe, Ts. Mito, S. Kawasaki, Y. Kitaoka, D. Aoki, Y. Haga, and Y. Onuki,
Phys. Rev. Lett. 86, 4664-1-4 (May. 2001).
DOI: 10.1103/PhysRevLett.86.4664