同位体NMR法を用いた電子の複合揺らぎが創発する超伝導現象の探索

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鉄系高温超伝導体LaFeAsO1-y(F/H)yはこれまで低電子ドープ域（Fドープ）の超伝導相では、低エネルギーのスピン揺らぎがTcと相関することが知られている一方、過剰電子ドープ域（Hドープ域）において理論研究からは超伝導発現機構の候補としてスピン揺らぎもしくは軌道揺らぎを媒介とするクーパーペア形成が提唱されているが、実験的解決には至っていない状況であった。本研究では、過剰電子ドープ超伝導相において、低エネルギー域にギャップを持つスピン揺らぎの増大が超伝導転移温度Tcと密に相関することを示し、過剰電子ドープ域の超伝導の再出現の重要な因子であることを明らかにした。これは低ドープ域の超伝導相で見られる低温で発達するタイプの低エネルギースピン揺らぎがTcと相関する特徴と大きく異なることがわかった。さらに、最近合成されたAsサイトをSb置換した組成（LaFe(As1-xSbx)O1-y(F/H)y）に着目し、大きな電気四重極モーメントをもつSb核の同位体Sb-NMR実験により軌道揺らぎをSb核が受ける電場勾配の揺らぎとして観測できることを世界で初めて明らかにした。このdxz/dyz軌道の揺らぎは、母物質から低電子ドープ超伝導相にかけて観測されるが、過剰電子ドープ超伝導相へ向けて大きく抑制されることがわかった。大型単結晶合成の困難な系では軌道揺らぎへの実験的アプローチはほとんどなかったが、単結晶を必ずしも必要としない同位体Sb-NMR法を用いることで、多結晶でも広範な電子ドープ域に渡りスピンと軌道の両者の揺らぎの両面から超伝導との相関を議論できることを示した。