理系にゅーす

理系に関する情報を発信! 理系とあるものの文系理系関係なく気になったものを紹介します!

超伝導

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2015/11/05(木) 12:35:00.50 ID:???.net
粒子と反粒子が同じである「マヨラナ粒子」の存在を理論的に確認―NIMS川上拓人氏ら | サイエンス - 財経新聞
http://www.zaikei.co.jp/article/20151104/276965.html
自身の反粒子に等しい奇妙なマヨラナ粒子、物質の中での確認に大きく前進 | NIMS
http://www.nims.go.jp/news/press/2015/10/201510210.html

画像
http://www.nims.go.jp/news/press/2015/10/hdfqf1000006wf3b-img/hdfqf1000006wf6q.jpg
プレスリリースの図1: トポロジカル超伝導体の量子渦に局在するマヨラナ粒子の模式図と理論計算による超伝導準粒子励起密度分布。


 物質・材料研究機構(NIMS)の川上拓人特別研究員・古月暁主任研究者のグループは、今年1月に中国の研究グループによって報告された「特殊な超伝導状態に関する実験結果」がマヨラナ粒子と呼ばれる粒子の存在証拠になっていることを理論的に示した。

 粒子と反対の電荷を持つ粒子は、反粒子と呼ばれており、その存在も実証されている。例えば、電子の反粒子として陽電子が存在する。E.マヨラナは、電荷が中性で反粒子も自身に等しい粒子(マヨラナ粒子)の存在を提案したが、こちらは提唱から80年近く経った今でも存在が確認されていない。

 一方、今年になって上海交通大学の実験グループが、従来型のs波超伝導体基盤の上に3次元トポロジカル絶縁体薄膜を成長させ、走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて、超伝導量子渦の中心部で大きなゼロエネルギー準粒子励起密度を観測している。

 本研究では、従来型s波超伝導体とトポロジカル絶縁体のヘテロ構造について、Bogoliubov-de Gennes方程式を解くことによって、準粒子励起を解析した。

続きはソースで

ダウンロード


引用元: 【素粒子物理学】粒子と反粒子が同じである「マヨラナ粒子」の存在を理論的に確認 NIMS

粒子と反粒子が同じである「マヨラナ粒子」の存在を理論的に確認 NIMSの続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2015/09/30(水) 18:03:39.88 ID:???.net
共同発表:鉄系高温超伝導の磁石化に成功~強力磁石開発へ新しい可能性~
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150930/index.html

画像
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150930/icons/zu1.jpg
図1 強力磁石の磁場発生のメカニズム
強磁性永久磁石では向きの揃ったスピンが、コイル電磁石では電流ループが磁場の起源で、それぞれ磁化、外部電源からの電流供給により磁石となる。一方、超伝導バルク磁石では電磁石と同様に超伝導電流ループが磁場の起源であるが、永久磁石と同様に一度磁化すると、遠隔的に誘導された超伝導電流ループが抵抗ゼロのため減衰せず、冷却下では永久磁石と同じように使用することができる。超伝導体の電流エネルギー密度は銅より100倍以上高いため、小型でも非常に強力な磁石になる。今回、数十ナノメートルの微細な鉄系高温超伝導体の結晶をバルク(塊)にすることで、1テスラを超える磁力を持つ強力磁石にすることに成功した。

http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150930/icons/zu2.jpg
図2 試作した鉄系高温超伝導バルク磁石
中央の黒い部分(直径1cm)が鉄系高温超伝導体。周囲は複合金属リング。


ポイント
希少元素を使用しない、新しい高性能磁石開発が求められていた。
多結晶バルク(塊)を用いて、市販のネオジム磁石の2倍の磁力を持つ鉄系高温超伝導体の磁石化に初めて成功した。
10テスラ級の小型磁石が数年以内に実現することが期待できる。


JST 戦略的創造研究推進事業において、東京農工大学の山本 明保 特任准教授らは、鉄系高温超伝導を応用した強力磁石の開発に初めて成功しました。

医療・エネルギー分野の先端機器に使用される強力な超伝導磁石は、極低温で動作可能となることから、冷却のために稀少で高価な液体ヘリウムが用いられています。また、ネオジム磁石をはじめとする強磁性磁石ではレアアース元素が必須でした。そのため液体ヘリウムを 使わず、より高い温度で使える高温超伝導体の研究開発が進められてきましたが、これまで鉄系高温超伝導体を磁石にする技術は確立されていませんでした。

続きはソースで

images (1)

本研究成果は、2015年9月30日(英国時間)に英国物理学会発行の科学誌「Superconductor Science and Technology」のオンライン速報版で公開されます。

引用元: 【技術】鉄系高温超伝導の磁石化に成功 ネオジム磁石の2倍の磁力 東京農工大学

鉄系高温超伝導の磁石化に成功 ネオジム磁石の2倍の磁力 東京農工大学の続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2015/08/22(土) 10:22:50.38 ID:???.net
2015年8月22日
理化学研究所
科学技術振興機構

炭素のサッカーボールが集まるとなぜ高温超伝導体になるか
-最先端計算シミュレーションにより長年の謎を解明-

要旨

理化学研究所(理研)創発物性科学研究センター計算物質科学研究チームの酒井志朗研究員、有田亮太郎チームリーダーと、東京大学大学院工学系研究科野村悠祐大学院生(研究当時)、イタリア国際高等研究所マッシモ・カポネ教授の国際共同研究グループは、分子性固体として最高の超伝導転移温度を持つフラーレン固体の超伝導発現メカニズムを解明しました。

炭素は宝石(ダイヤモンド)になったり、鉛筆の芯(黒鉛)になったりと、さまざまな形態をとるユニークな元素ですが、60個集まるとサッカーボール状のフラーレン分子になることが知られています。
この分子がさらに集まって結晶を作り、隙間にアルカリ原子が挿入されると絶対温度にして約40ケルビン(K)の転移温度を持つ高温超伝導体[1]となりますが、その超伝導発現のメカニズムについては、以下のような未解明の問題があり、なぜフラーレン固体が高温超伝導体になるか、は長く謎に包まれていました。

一般に、超伝導体中の電子はクーパー対[2]と呼ばれるペアをつくって運動します。
これまでの実験的研究からフラーレン固体中でもクーパー対が形成されていることが明らかにされていました。
その一方で、フラーレン分子の中で電子の間には強いクーロン斥力[3]が働くことが知られています。
実際、フラーレン同士の距離を少し広げると、そのクーロン斥力が原因で、超伝導状態からモット絶縁体[4]という絶縁状態に転移してしまいます。
単純に考えると、同じ符号の電荷を持つ電子は、クーロン斥力によりクーパー対の形成が強く阻害されるため、高温超伝導の実現は難しくなると考えられます。
このように、なぜ強いクーロン斥力が働くフラーレン固体中にクーパー対が形成されるのかは長らく未解決のままでした。

国際共同研究グループは、フラーレン固体の結晶構造以外の実験情報を使わずに(非経験的)に超伝導状態を解析する方法論を開発し、スーパーコンピュータを使った大規模数値計算を行いました。

100,000Kのエネルギースケールの電子状態計算からはじめ、どの状態が超伝導に関わるのかに焦点をあわせて、最終的に何度で超伝導転移が起こるかを誤差10K未満という驚くべき精度で再現することに成功しました。
また、超伝導状態の詳細な解析の結果、フラーレン固体では原子の振動(格子振動)とクーロン斥力が特異的に助け合って高温超伝導を実現していることが明らかになりました。
このメカニズムは、格子振動とクーロン斥力が競合しあう従来型の超伝導機構とは本質的に違うものです。

超伝導発現に電子相関が絡む非従来型と呼ばれる超伝導体について、本研究レベルの精度で実験相図を再現した例はなく、方法論開発の面からも新超伝導体の物質設計の可能性を開く成果と言えます。

本研究は、科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業総括実施型研究(ERATO)「磯部縮退π集積プロジェクト」(研究総括:磯部寛之)の一環として行われたもので、米国の科学雑誌『Science Advances』(8月21日付け:日本時間8月22日)に掲載されます。

(引用ここまで 全文は引用元参照)

images


▽引用元
理化学研究所 2015年8月22日プレスリリース
http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150822_1/

引用元: 【物理】炭素のサッカーボールが集まるとなぜ高温超伝導体になるか 最先端計算シミュレーションにより長年の謎を解明/#理化学研究所_

炭素のサッカーボールが集まるとなぜ高温超伝導体になるか 最先端計算シミュレーションにより長年の謎を解明/#理化学研究所の続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2015/07/11(土) 22:22:37.81 ID:???.net
東大、ミリメートルサイズの磁石が量子力学的に振る舞うことを発見 | マイナビニュース
http://news.mynavi.jp/news/2015/07/10/500/
記者会見 超伝導量子ビットと磁石の球のコヒーレントな結合に初めて成功 ...
http://www.rcast.u-tokyo.ac.jp/pressrelease/pdf/270710release_rcast.pdf

画像
http://n.mynv.jp/news/2015/07/10/500/images/001l.jpg
研究に用いられた直径1mmのYIG単結晶球
http://n.mynv.jp/news/2015/07/10/500/images/002l.jpg
マグノンとマイクロ波光子の相互作用により生じたエネルギー準位反交差
http://n.mynv.jp/news/2015/07/10/500/images/003l.jpg
空洞共振器中に置かれたYIG球と超伝導量子ビットの模式図。共振器内の電界と磁界の分布が上下に分けて示されている。左上の写真は実験に用いられた直径0.5mmのYIG球。右下は、シリコン基板上に作られた超伝導量子ビットのアルミニウム製のアンテナ電極(白色部分)と、その間にあるジョセフソン接合(中央重なり部分)の画像
http://n.mynv.jp/news/2015/07/10/500/images/004l.jpg
研究グループが目指す量子インタフェース方式の概念図
http://n.mynv.jp/news/2015/07/10/500/images/005l.jpg
研究グループが目指す量子中継器の概念図


東京大学(東大)は7月10日、超伝導回路を用いた量子ビット素子と強磁性体中の集団的スピン揺らぎの量子(マグノン)をコヒーレントに相互作用させることに成功し、ミリメートルサイズの磁石の揺らぎが量子力学的に振る舞うことを発見したほか、その揺らぎの自由度を制御する方法を開発したと発表した。

同成果は、東大 先端科学技術研究センター 量子情報物理工学分野の中村泰信 教授(理化学研究所創発物性科学研究センター チームリーダー)、田渕豊 特任研究員(現 日本学術振興会特別研究員)および同大 工学系研究科 物理工学専攻 修士学生の石野誠一郎氏らによるもの。詳細は米国科学振興協会(AAAS)発行の学術雑誌「Science」に掲載された。

量子コンピュータや量子暗号通信といった量子力学の応用分野の1つに、情報処理と通信を統合した量子情報ネットワーク技術があるが、これを実現するためには、互いの間で量子情報を授受するためのインタフェースが必要となり、マイクロ波と光の活用が期待されている。しかし、量子状態をコヒーレントに転写する方法があり、その手法として、ナノ機械振動子や単独の電子スピン、常磁性電子スピン集団などを用いた研究が進められてきたが、強磁性体中のスピン集団に着目し、スピン波のエネルギー励起運動の量子であるマグノンを用いた研究はこれまでなかったという。

研究では、強磁性絶縁体であるイットリウム鉄ガーネット(YIG)単結晶球の中のマグノンと共振器の中のマイクロ波光子の結合について調査を実施。

続きはソースで

images




引用元: 【量子力学】ミリメートルサイズの磁石の揺らぎが量子力学的に振る舞うことを発見 東大

ミリメートルサイズの磁石の揺らぎが量子力学的に振る舞うことを発見 東大の続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 2014/11/11(火) 02:39:00.40 ID:???.net
京大ら,「ボース・アインシュタイン凝縮に最も近い超伝導状態」を実現
http://optronics-media.com/news/20141106/27696/
OPTRONICS 2014年11月06日


京都大学,理化学研究所,物質・材料研究機構,独カールスルーエ工科大学の研究者らは共同で,鉄を含んだ金属間化合物において「ボース・アインシュタイン凝縮に最も近い超伝導状態」が実現し,さらにこの物質が強磁場中で別の超伝導状態に移り変わることを発見した*。

金属中の伝導電子は,通常,数万度という高い運動エネルギーを持って飛び回っている。一方,超伝導は,二つの電子の間に引力が働き,電子のペアが形成されることによって生じる。通常の超伝導物質では,電子の運動エネルギーは,ペアを作ろうとするエネルギーよりも圧倒的に大きいことが知られている。

逆に,電子がペアを作るエネルギーが強くなった極限では,強く束縛された分子状のペアが作られ,ペア同士は互いに弱く相互作用した状態で超流動や超伝導を起こすことが示唆されている。

この現象は「ボース・アインシュタイン凝縮」と呼ばれている。この二つの中間状態では,ペアの大きさと電子の平均間隔が同程度になっている。この状態ではペア同士の相互作用が非常に強くなると考えられ,非自明な量子状態が実現される可能性があることから興味が持たれている。しかし,これまでの実際
の超伝導物質では,ボース・アインシュタイン凝縮に近いような状態は発見されておらず,また,そのような超伝導でどのようなことが起こるかも分かっていなかった。

今回,研究チームは,鉄を含んだ金属間化合物FeSeの電子状態と超伝導状態を,新しく開発した純良な結晶を用い,走査型トンネル顕微鏡法/分光をはじめとした様々な実験手法により調べることに成功した。その結果,電子の運動エネルギーとペアを形成するエネルギーがほぼ同じであり,この物質ではこれま
でのどの物質よりもボース・アインシュタイン凝縮に近い超伝導が実現していることを発見した。

さらに,このような異常な超伝導において,低温・強磁場中での性質を調べ,電子の運動エネルギーと,ペアを作ろうとするエネルギー,さらに磁場のエネルギーが同程度になることで,三つのエネルギーの競合が起こり,新しい超伝導状態が実現することを発見した。

今回発見された超伝導状態は,これまでの物質で実現されたことのない量子状態であると考えられ,この状態を詳細に調べることにより,新しい概念が得られることが期待されるという。


* ニュースリリース
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2014/141104_2.html

引用元: 【物理】京大ら,「ボース・アインシュタイン凝縮に最も近い超伝導状態」を実現 | OPTRONICS [11/6]

京大ら,「ボース・アインシュタイン凝縮に最も近い超伝導状態」を実現の続きを読む

    このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック
1: 白夜φ ★ 2013/10/28(月) 22:05:07.36 ID:???

ガラガラ動く原子が超伝導転移温度を変化させる機構を解明
2013.10.16

東京工業大学の磯野貴之元大学院生 (現 物質・材料研究機構 研究員)と井澤公一准教授、東京大学物性研究所の廣井善二教授、フランス原子力庁(CEA)のJacques Flouquet博士らの共同研究グループは、β型パイロクロア酸化物において、超伝導転移温度を変化させる仕組みがラットリングと呼ばれる原子の非調和振動によってもたらされていることを突き止めた。

これにより、これまでほとんど知られていなかった非調和振動が超伝導に与える影響を解明するための重要な知見を得ることに成功した。
この成果は超伝導転移温度の上昇に向けた新たな指針となるものであり、より高い転移温度をもつ超伝導の発見が期待される。

この成果は15日発行の学術誌「ジャ-ナル・オブ・ザ・フィジカル・ソサイエティ・オブ・ジャパン」電子版に注目論文として掲載される。

9

▽記事引用元 東京工業大学 2013.10.16発表
http://www.titech.ac.jp/news/2013/023680.html

ガラガラ動く原子が超伝導転移温度を変化させる機構を解明 -超伝導転移温度を上げる新たな指針-
http://www.titech.ac.jp/news/pdf/pr20130116_isono.pdf



【物理】ガラガラ動く原子が超伝導転移温度を変化させる機構を解明/東工大の続きを読む

このページのトップヘ