カテゴリー別アーカイブ: 論文出版

三層系ビスマス高温超伝導体特有の現象をPhysical Review Bに発表

アメリカ物理学会誌Physical ReviewBに、超伝導転移温度が最も高い構造である三層系銅酸化物高温超伝導体特有の現象に関する弘前大学、物質材料研究機構との共同研究の成果を発表しました。

Role of the inner copper oxide plane in interlayer Josephson effects in multilayered cuprate superconductors

Yoshiki Nomura, Riku Okamoto, Taka-aki Mizuno, Shintaro Adachi, Takao Watanabe, Minoru Suzuki, and Itsuhiro Kakeya
Phys. Rev. B 100, 144515 – Published 28 October 2019

 

著者らは銅酸化物高温超伝導体のうち三層系物質に特有の伝導現象を初めて報告した。主な高温超伝導体には、銅と酸素の原子面が1枚、2枚、3枚重なっている一層系、二層系、三層系の物質があり、超伝導転移温度は原子面の数が増えるにしたがって増加することが知られている。これまでの研究では、3種の構造を持つ物質の間で、量的な違いは見られるものの、質的な違いを示すような特有の現象については報告されていなかった。著者らは、三層系銅酸化物単結晶の表面に微小構造を作製して、結晶構造の積層方向の電流電圧特性を測定することで、三枚の銅―酸素原子面のうち、真ん中の銅―酸素原子面が超伝導特性にもたらす特有の役割を指摘した。

発見した現象は、結合する複数の振り子のふるまいで例えることができる。ジョセフソン接合と呼ばれる1対の銅―酸素原子面からなる構造を一つの振り子とすると、超伝導体単結晶は多数の振り子がつながっている状態と考えられる。二層系では、隣接する振り子が強く結合しているが、三層系では結合せず独立に振動していおり、その違いを著者らは見出した。

円偏光テラヘルツ放射に関する研究成果がApplied Physics Lettersで論文出版

Appl. Phys. Lett. 113, 052601 (2018); https://doi.org/10.1063/1.5040159

宇宙飛行中の「眼」の異常に関する論文を出版

米国医師会発行のJAMA Ophtalmology誌(インパクトファクター6.7)に宇宙飛行中の視神経などの異常に関する論文が掲載され、京都大学からプレスリリースを行いました。

Research Letter

Association of Space Flight With Problems of the Brain and Eyes

Abstract Full Text
JAMA Ophthalmol. Published online July 5, 2018. doi:10.1001/jamaophthalmol.2018.2635

This study explores the association of cerebrospinal fluid pressure and brain upward shift with space flight–associated neuroocular syndrome in postflight astronauts.

京都大学プレスリリース「宇宙飛行による眼病発症のメカニズムを解明しました」

集積研で中心となっている研究テーマとはあまり関係ありませんが、視神経および脳の構造を熟知した研究者と物理学のモデル化手法が融合して初めて得られた成果です。

【論文】電気二重層トランジスタによりキャリアドープに成功

イオン液体を用いた電気二重層トランジスタ構造を用いて、ペロブスカイト型超伝導体BiPbBaO3に電場によりキャリアを誘起させることに成功しました。キャリアの増加により、もともとオーバードープだった表面がよりオーバードープになり、超伝導転移温度は減少する結果になりましたが、電気二重層トランジスタによるキャリアドープが酸化物超伝導体について実現されたのは世界で初めてであり、最適な条件で実験を行うことにより、酸化物高温超伝導体が実現する最高の転移温度を実証する可能性が出てきました。

著者:小森祥央(現ケンブリッジ大学ポスドク研究員)、掛谷一弘

Carrier doping into a superconducting BaPb0.7Bi0.3O3−δepitaxial film using an electric double-layer transistor structure

S Komori1 and I Kakeya

Published 27 April 2018 • © 2018 IOP Publishing Ltd

Superconductor Science and TechnologyVolume 31Number 6

Abstract

Doping evolution of the unconventional superconducting properties in BaBiO3-based compounds has yet to be clarified in detail due to the significant change of the oxygen concentration accompanied by the chemical substitution. We suggest that the carrier concentration of an unconventional superconductor, BaPb0.7Bi0.3O3−δ , is controllable without inducing chemical or structural changes using an electric double-layer transistor structure. The critical temperature is found to decrease systematically with increasing carrier concentration.

Phys. Rev. Applied誌に論文発表

円偏光テラヘルツ波の発振に関する論文がPhys. Rev. Applied誌から12月29日にオンライン公開されました。

Monolithic Superconducting Emitter of Tunable Circularly Polarized Terahertz Radiation

A. Elarabi, Y. Yoshioka, M. Tsujimoto, and I. Kakeya
Phys. Rev. Applied 8, 064034 – Published 29 December 2017

本論文では、高温超伝導体メサ構造から円偏波のテラヘルツ光を放射した成果をまとめています。

特定の方向に偏りのない円偏光は、映画館のRealDと呼ばれる3D映像にも応用されています。

円偏波のテラヘルツ光を移動体間通信に応用することにより、超高密度通信が可能になります。

これまで、円偏波のテラヘルツ光を出すためには、光源を出た電磁波を光学素子を通すことで、円偏光にしていました。本研究では、モノリシック(一枚板)素子から円偏波テラヘルツ光を放射させることに成功し、得られた円偏光度は、既存のモノリシック素子の中で最高の値を示しました。

京都大学のトップページ「研究成果」にも掲載されています。

1月4日付京大ウェブサイトトップのスクリーンショット。トピックスの先頭に私たちの研究発表が・・・。

新しい論文がSuperconductor Science and Technology誌に掲載

固有ジョセフソン接合におけるスイッチングダイナミクスに関する論文がSuperconductor Science and Technology誌に掲載されました。

Y. Nomura, R. Okamoto, and I. Kakeya,
“Negative correlation between enhanced crossover temperature and fluctuation-free critical current of the second switch in Bi2Sr2CaCu2O${}_{8+\delta }$ intrinsic Josephson junction”,
Supercond. Sci. Technol., 30 105001(2017).

DOI: 10.1088/1361-6668/aa7b23

Abstract

We have investigated the switching dynamics of the first and second switches in intrinsic Josephson junctions (IJJs) of Bi2Sr2CaCu2O${}_{8+\delta }$ with different maximum Josephson current density J c to reveal the doping evolution of interaction between IJJs. For the second switch, the crossover temperature between temperature-independent switching similar to quantum tunneling and thermally activated switching ${T}_{2\mathrm{nd}}^{* }$ is remarkably higher than that for the first switch. Moreover, ${T}_{2\mathrm{nd}}^{* }$ slightly decreases with increasing J c, which violates the conventional relation between the crossover temperature and the critical current density. These features can be explained not by a change in the Josephson coupling energy but by a change in the charging energy of the Josephson junction. We argue that the capacitive coupling model explains the increase in the fluctuation in the quantum regime of the second switch and the anti-correlation between ${T}_{2\mathrm{nd}}^{* }$ and J c. Furthermore, inductive coupling does not contribute to these peculiar phenomena in the switching dynamics of stacked IJJs.

Phys. Rev. Bから論文の発表

弘前大・東大・東北大との共同研究の成果に関する論文が固体物理の専門誌Phys. Rev. Bに掲載されました。

Origin of positive out-of-plane magnetoconductivity in overdoped Bi1.6Pb0.4Sr2CaCu1.96Fe0.04O8+\delta
Takao Watanabe, Tomohiro Usui, Shintaro Adachi, Yuki Teramoto, Mihaly M. Dobroka, Itsuhiro Kakeya, Akihiro Kondo, Koichi Kindo, and Shojiro Kimura
Phys. Rev. B 94, 174517 – Published 28 November 2016

磁性不純物であるFeをCuに置換して超伝導転移温度を低下させることで、東京大学物性研究所および東北大学金属材料研究所の精密測定可能な磁場で超伝導を破壊することが可能となり、超伝導揺らぎと擬ギャップを分離することに成功しました。

雑誌「固体物理」に解説記事が掲載

アグネ技術センターから発行されている雑誌「固体物理」2016年9月号に筑波大学の辻本(前集積研学振SPD)と掛谷の共著による解説記事「固有ジョセフソン接合からのコヒーレントな連続テラヘルツ波の発生」が掲載されました。

超伝導の専門家でなくても、固体物理の基礎知識があれば理解できるように、執筆しましたので、是非ご高覧下さい。

なお、同号には、東京大学の岡田氏らにより執筆された鉄ヒ素超伝導体における渦糸フローの解説も掲載されています。こちらも注目です。

 

鉛系銅酸化物の90 K級高温超伝導に関する論文が出版

本研究では、これまでに超伝導特性の詳細が明らかにされていなかったPb系銅酸化物が90 K級の高温超伝導を示すことが良質なエピタキシャル薄膜の評価によって明らかになりました。

90K superconductivity of clean Pb1212
epitaxial films

S. Komori, A. Kondo, K. Kindo, and I. Kakeya
Superconductor Science and Technology, 29, 085007 (2016).
DOI:10.1088/0953-2048/29/8/085007

90 KのPb系高温超伝導薄膜に対して原子像の観察をはじめとした結晶性の評価からパルス強磁場中での超伝導特性の変化に至るまで種々の測定を行い、基礎的性質を明らかにするとともに、現在超伝導線材応用がすすめられている90 K級のイットリウム系高温超伝導体との電気特性の比較検討も行いました。

 

Pb系銅酸化物超伝導体における超伝導の「泡」に関する論文を出版

私たちの研究室で初めて単結晶膜の育成に成功したPb1212超伝導体について、テラヘルツ伝導度測定を行い、超伝導揺らぎの存在を示す結果を超伝導研究の専門誌、Physica Cに発表しました。

Terahertz conductivity in the under-doped Pb1−ySr2Y1−xCaxCu2+yO7+δ epitaxial film

Akira Uzawa, Sachio Komori, Yuta Kamei, Itsuhiro Kakeya

Available online 18 May 2016

本論文では、テラヘルツ時間領域分光法を用いて、Pb1212エピタキシャル膜のab面内交流伝導度を観測しました。
その結果、直流抵抗が減少し始める超伝導転移の開始よりも高い温度でも、超流体(超伝導を担う成分)が短い時間存在する超伝導揺らぎが観測されることがわかりました。
この結果は、新しい超伝導体であるPb1212をYBCOに替わる超伝導線の材料として検討していくのに不可欠な知見となります。