東北大学
学際科学フロンティア研究所

超伝導とは、ある特定の温度以下で金属の電気抵抗がゼロになり、電気がスムーズに流れるようになる現象です。多くの超伝導体はおよそ−200℃以下という非常に低い温度でしかこの性質を示さないため、より高い温度で超伝導を示す物質が望まれる一方、超伝導の発現機構と超伝導転移温度を高める指針は解明されていません。電気の流れや振動を詳しく調べることで、これらの課題を解決する手がかりが得られる可能性があります。

 

東北大学学際科学フロンティア研究所の鈴木博人助教らの研究グループは、量子科学技術研究開発機構（QST）NanoTerasuセンター、兵庫県立大学、産業技術総合研究所、物質・材料研究機構などとの共同研究により、−163℃で超伝導を示す銅酸化物超伝導体のプラズマ振動の性質を解明しました。測定には、軟X線領域の放射光を試料に照射し、跳ね返ってきた光のエネルギーを調べる共鳴非弾性X線散乱（RIXS）を用いました。本研究は高温超伝導の発現機構に知見を与えるとともに、QSTがNanoTerasuの共用ビームラインにて開発したRIXS装置の世界最高水準の性能を実証するものです。

 

この研究成果は、米国物理学会が発行する学術誌Physical Review Bに2025年4月21日付で掲載されました。

図：本研究で測定した三層系銅酸化物Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O₁₀の結晶構造。超伝導が発現する二次元的なCuO₂面が三枚ずつ積み重なる構造を持つ。

論文情報：
タイトル：Out-of-phase Plasmon Excitations in the Trilayer Cuprate Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O10_+δ
著者： S. Nakata, M. Bejas, J. Okamoto, K. Yamamoto, D. Shiga, R. Takahashi, H. Y. Huang, H. Kumigashira, H. Wadati, J. Miyawaki, S. Ishida, H. Eisaki, A. Fujimori, A. Greco, *H. Yamase, D. J. Huang, and *H. Suzuki
*責任著者：物質・材料研究機構 主幹研究員 山瀬博之
*責任著者：東北大学学際科学フロンティア研究所 助教 鈴木博人
掲載誌：Physical Review B
DOI：10.1103/PhysRevB.111.165141
URL：https://doi.org/10.1103/PhysRevB.111.165141

プレスリリース：
東北大学
https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2025/04/press20250430-03-plasmon.html

東北大学多元物質科学研究所
https://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/news_press/20250430-plasmon/

量子科学技術研究開発機構
https://www.qst.go.jp/site/press/20250430.html

産業技術総合研究所
https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2025/pr20250430_3/pr20250430_3.html

物質・材料研究機構
https://www.nims.go.jp/press/2025/04/202504300.html