東京大学大学院新領域創成科学研究科の向笠清隆大学院生、松浦康平大学院生（研究当時）、橋本顕一郎准教授、芝内孝禎教授、同物性研究所の上床美也教授らは、高エネルギー加速器研究機構（KEK）物質構造科学研究所の熊井玲児教授と共同で、鉄系超伝導体において、量子液晶状態（注1）と密接に関係する新しい超伝導状態を発見しました。量子液晶とは、量子力学的な効果によって物質中に現れる、液晶に類似した電子状態を指します。この新しい超伝導状態は、これまで知られていた磁性と関係した超伝導状態とは異なるものであり、鉄系超伝導体（注2）のみならず銅酸化物超伝導体（注3）などの高温超伝導について、発現機構を理解する上で重要な手がかりとなります。

本研究成果は2021年1月15日付けで、英国科学誌「Nature Communications」にオンライン掲載される予定です。

図 鉄系超伝導体セレン化鉄のテルル置換量を変化させた際の電子状態の変化を表す。赤丸が超伝導状態へ変化する温度、青丸及び水色三角で量子液晶状態へ変化する温度を表す。右図は縦軸のみを拡大表示したもので、量子液晶状態へ変化する温度が絶対零度に近づく置換量付近において、超伝導転移温度が上昇する振る舞いを見ることができる。

東京大学大学院新領域創成科学研究科発表プレスリリース

発表雑誌：

• 雑誌名：英国科学誌「Nature Communications」
• 論文タイトル：High-pressure phase diagrams of FeSe1_-xTe_x: Correlation between suppressed nematicity and enhanced superconductivity
• 著者：K. Mukasa, K. Matsuura, M. Qiu, M. Saito, Y. Sugimura, K. Ishida, M. Otani,
  Y. Onishi, Y. Mizukami, K. Hashimoto, J. Gouchi, R. Kumai, Y. Uwatoko, and T. Shibauchi
• DOI番号：10.1038/s41467-020-20621-2

用語解説：

（注1）量子液晶状態

物質中の電子の外場に対する応答が、量子力学的な効果により、方向により異なる性質（異方性）を示す状態。古典的な液晶では、棒状や円盤状の高分子がある特定の方向に向きを揃える状態が実現し、ネマティック液晶ディスプレイなどに応用されている。物質中に多数存在する電子がある特定の方向に流れやすいなどの方向性（異方性）を持つ状態を液晶になぞらえて、量子液晶、電子ネマティック、などと呼ぶ。鉄系超伝導体や銅酸化物高温超伝導体の転移温度以上の常伝導状態をはじめ、様々な物質で量子液晶の状態が発見されている。このような状態がなぜ起きるのか、また高温超伝導とどのような関係があるのかは、現在精力的に研究されている。

（注2）鉄系超伝導体

2008年に東京工業大学の細野秀雄教授（当時）のグループによって発見された超伝導体である。常圧下では銅酸化物超伝導に次いで高い超伝導転移温度を持つ。

（注3）銅酸化物超伝導体

1986年にベドノルツとミュラーによって発見された超伝導体である。この発見によりベドノルツとミュラーは1987年にノーベル物理学賞を受賞している。最高でおよそ150 ケルビン（摂氏マイナス123度）という高い超伝導転移温度を持つため、産業への利用という観点からも研究が盛んである。