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光分子科学研究領域田中グループ

田中グループ_メインイメージ
場所:明大寺キャンパス UVSOR棟
Annual Review : こちら

強相関電子系、シンクロトロン光、電子構造、光電子分光

電子構造の直接観測による固体物性の発現機構の解明

近年、強相関電子系とよばれる物質群が話題を集め ています。これらの物質中では、電子の密度が非常に高 いため電子同士が互いに強く相互作用しあっていて、固 体物理学の基本理論であるバンド理論では電子の運 動を説明できません。そして従来理論の予想を遥かに超 えたきわめて多彩で面白い物性、例えば高温超伝導、 巨大磁気抵抗、非フェルミ液体などが出現することが 最近の研究でわかってきました。このような、強相関 電子系の物質は、電子の電荷・スピン・軌道を制御する ことで、これまでのエレクトロニクスを凌駕するスピン トロニクス、強相関エレクトロニクスの電子デバイスに なる可能性を秘めており次世代のエレクトロニクスを 担う物質として期待されています。

これらの物性は、物質のフェルミ準位のごく近傍の 電子状態が担っていて、その電子状態を観測することは 物性発現機構の理解、そして新物性の発見には欠かせ ません。われわれのグループは、UVSOR-Ⅲのシンクロ トロン光を使って、強相関伝導系物質の分光実験を行 うことで、電子状態を直接観測する研究を行っています。 シンクロトロン光は、テラヘルツ・遠赤外からX線まで 切れ目のない連続な光であり、かつ高輝度でかつ偏光 特性に優れており、実験室とは違ったまったく新しい 分光実験を行うことができます。また強相関電子系 物質では、電子の電荷に加えて、スピンが物性に大きく 寄与します。そこで世界に先駆けて、固体中の電子の 運動だけでなく、そのスピンの情報まで同時に取得で きる分光装置の開発を行っています。

このように新奇機能性を生み出す電子構造を観測す るためのシンクロトロン光を使った新しい分光法の開 発し、様々な物質の物性の発現機構の解明を目指して います。

tanaka_fig.jpg

High energy resolution angle-resolved photoemission
spectroscopy beamline BL7U at UVSOR synchrotron.

参考文献

  1. K. Tanaka, W.S. Lee, D.H. Lu, A. Fujimori, T. Fujii, Risdiana, I. Terasaki, D.J. Scalapino, T.P. Devereaux, Z. Hussain, Z.-X. Shen, “Distinct Fermi-momentum-dependent energy gaps in deeply underdoped Bi2212.” Science, 314, 1910-1913, 2006. 
  2. W.S. Lee, I.M. Vishik, K. Tanaka, D.H. Lu, T. Sasagawa, N. Nagaosa, T.P. Devereaux, Z. Hussain, Z.-X. Shen, “Abrupt onset of a second energy gap at the superconducting transition of underdoped Bi2212.” Nature, 450, 81-84, 2007.