Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

酸化物高温超伝導体 / 光学伝導度 / 酸素同位体効果 / 電子-格子相互作用 / 同位体置換 / 赤外分光 / ラマン分光 / 高温超伝導

Bi_2Sr_2Ca_<1-x>YxCu_2O_<8+δ>(Bi2212)について、アンダードープ試料を含む幅広い組成の単結晶試料を作成し、赤外-紫外反射率を測定して光学伝導度の温度変化を求めた。電子-ボゾン相互作用について詳細を明らかにするため、次の式で定義される自己エネルギー(optical self-energy)を求めた。
σ(ω)≡(iω^2_p)/(4π)1/(ω-2Σ^<οp>(ω)')
この自己エネルギーは角度分解光電子分光から求めた自己エネルギーとよく対応することが報告されている。この自己エネルギーの実部は、電子が相互作用するボゾンのエネルギーに対応するが、そのピークのエネルギーはドープ量を変化させてもあまり変化しないことがわかった。これは、scanning tunnel spectroscopy(STS)での最近の報告と対応し、電子-格子相互作用の重要性を示唆する。
さらに、^<16>O→^<18>O置換用のアニール装置を作成し、YBa_2Cu_3Oy(YBCO)の単結晶試料の最適ドープ試料(Tc=91K)、アンダードープ試料(Tc=57K)について、Bi2212のアンダードープ試料(Tc=86K)について^<16>O→^<18>Oの置換を行い、赤外-紫外反射率測定により光学伝導度を求めた
その結果、自己エネルギーの実部のピークが^<16>O→^<18>Oによって低エネルギーにシフトすることがわかった。これは電子-格子相互作用の重要性の証拠であるが、さらにアンダードープでシフト量が大きくなることがわかった。このことから、アンダードープでは電子-格子相互作用が最適ドープに比べて強くなっているとが示唆される。

水素結合 / 地球内部 / ラマン分光 / ダイヤモンドアンビルセル / 赤外分光 / その場観察 / 中性子回折 / 含水鉱物 / ダイヤモンドアンビル

本研究では地球深部条件に匹敵する圧力下での室内での実験と、地球深部からもたらされた天然試料の丹念な観察を並行することによって、地球深部で起こる現象を化学的な目で理解することを目指した。新たに本研究経費により、高温高圧条件を発生することができるダイヤモンドアンビルセルを導入した。加熱は外熱方式であるため、十分な高温を達成することはできないが、私たちのグループにおいては大きな技術的な進歩である。また、市販の顕微赤外分光計を改造し、同軸でレーザーを導入し、赤外スペクトルと蛍光/ラマンスペクトルの同時測定を可能とした。さらに高空間分解能の赤外マッピング分析も行えるように装置の整備を行った。これらの測定技術の向上にともなうサイエンティフィックなアウトプットは少しのライムラグを経て世に出ることになるであろう。
本研究費の補助を得て、我々のグループから多くの研究成果を世に送り出すことができたことを喜ばしく思う。含水鉱物の高圧下での結晶構造変化とそれにともなう水素結合の強度変化、天然ダイヤモンドやマントル捕獲岩に含まれる包有物の残留測定、鉱物中の微量元素の存在状態など、いずれも我々が得意とする分光法をキーワードとした研究成果である。また、光の回折限界を超えた超高空間分解能分光法の開発も行い、実用レベルに達し、いくつかの研究成果も得られるようになった。
さらに次世代につながる事業として、東海村に建設中の大型パルス中性子線源への高圧装置の提案も本研究グループのメンバーを含む多くの研究仲間と共に進めることができた。これも本研究の副産物といえる。今後は論文としての研究成果だけでなく、我々が進めてきた研究を自立して行うことのできる後継者の養成にも積極的に取り組んでいきたいと考えている。

【研究分担者】
角森史昭	東京大学	大学院・理学系研究科	助手	(Kakenデータベース)
奈良雅之	東京医科歯科大学	教養部	助教授	(Kakenデータベース)
岡田卓	東京大学	物性研究所	助手	(Kakenデータベース)
水上知行	名古屋大学	大学院・環境学研究科	博士研究員