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La3Pt4における超伝導の発見

空間反転対称性の破れた結晶構造を持つ系における超伝導では、「反対称スピン・軌道相互作用」の存在に起因する様々な新奇現象が理論的に期待されています。このような超伝導現象を実験的に検証するには、強いスピン・軌道相互作用を持つ物質を用いることが望ましいと考えられます。

私達は、結晶構造の空間反転対称性が破れた超伝導体LaNiC2 (図1, Tc = 2.7 K)に着目し、関連する新超伝導体の探索に取り組みました。一般に、スピン・軌道相互作用は原子番号の大きい原子で強くなります。私達はアーク溶解法を用いて、Niを原子番号の大きいPd（パラジウム）やPt（白金、プラチナ）に置換した試料の合成を試みました（図1）。その過程で、私達はLa-Pt-C系の試料に含まれる「La3Pt4」という物質が超伝導を示す(Tc = 0.51 K)ことを発見しました。La3Pt4は結晶構造（図1）に空間反転対称性を有していますが、これまでに超伝導の報告はなされていませんでした。私達は、La3Pt4の交流磁化率、比熱、電気抵抗率の測定を行い、基本的な超伝導物性を報告しました（図2）。

合成した各試料の粉末X線回折パターン。右図はLaNiC2, La3Pt4の結晶構造。
図1 : 合成した各試料の粉末X線回折パターン。右図はLaNiC2, La3Pt4の結晶構造。
図2 : La3Pt4の(a)電気抵抗率と(b)比熱。挿入図は上部臨界磁場。

本研究は、筆者が昨年度（2011年度）の卒業研究（課題研究Q4）のテーマとして取り組んだものです。また、本研究成果はJournal of the Physical Society of Japan誌に掲載されています。

論文情報

Yuki Kawashima, Gaku Eguchi, Shingo Yonezawa, and Yoshiteru Maeno
Superconductivity in La3Pt4
Journal of the Physical Society of Japan 81 125001 Nov 2012