Research on the mechanism of exotic superconductivity coupled with quantum critical fluctuations

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本研究では、エキゾチック超伝導体CeCoIn5が示す異常な超伝導物性「磁気変調を伴う超伝導相(Q相)」や「レゾナンスピーク」の機構と、それらに対する量子臨界揺らぎの役割を解明するため、CeCoIn5のZnイオンおよびNiイオン置換系に対して巨視・微視的研究を行っている。特に、イオン置換量を制御することによって、磁気秩序や非フェルミ液体状態の性質やそれと異常超伝導状態の相関を明らかにすることを目指している。前年度は、CeCoIn5でみられる磁場誘起量子臨界点の起源が、Znイオンを置換した系で見出した磁場誘起反強磁性相の秩序変数であることを明らかにした。今年度は、共同研究者と進めているミュオンスピン緩和などの先端的微視測定によって、Znイオン置換系では上記の磁場誘起量子臨界点とは別に、低磁場領域で超伝導相内に反強磁性量子臨界点が存在し、そこでは超伝導の磁場侵入長が発散傾向を示すことを発見した。これは超伝導相内に絶対零度での2次相転移である量子臨界点が共存でき、その周りでの量子スピン揺らぎは超伝導電子対形成と本質的に結びついていることを示す証拠である。構造転移などの他の要素を含まない純粋な磁気量子臨界点が超伝導相と共存することを、強相関超伝導体で初めて発見した成果であり、国際的な学術雑誌にその成果を公表した。さらにこの結果を踏まえ中性子散乱実験を実行し、磁気秩序相およびその揺らぎを観測することによって、量子臨界現象に関係する微視情報を得ることに成功した。また、国際共同研究での核磁気共鳴実験によって、CeCoIn5のNiイオン置換系ではNiイオン混入による超伝導の抑制に伴い特異な反強磁性揺らぎが明瞭に現れることを発見し、関連する成果を国際的な学術誌論文として公表した。