高エネルギー加速器研究機構と東京大学の共同研究グループは8月1日、新電子材料として注目される強相関酸化物内を動く電子のエネルギー測定に成功したと発表した。結晶の格子振動や他の電子がどのような影響を与えているかを初めて精密にとらえたもので、高温超電導など強相関酸化物が示す様々な物性の解明に役立つと期待している。
　成功したのは、東大大学院理学系研究科の吉田鉄平助教と藤森敦教授、高エネ研の組頭広志教授らの研究グループ。
　半導体や金属では電子がほぼ自由に動き回るのに対し、電子密度が高く電子同士が強く作用し合う強相関酸化物では電子が集団でかろうじて動く。高温超電導体の銅酸化物は、そうした結晶構造を持つ強相関酸化物の代表例だが、そうした物質内での電子の動きは、理論的に十分に解明されていなかった。
　研究グループは、強相関酸化物「バナジウム酸ストロンチウム（SrVO₃）」の薄膜を結晶成長させ、電子状態の研究に適した平坦な結晶表面を実現した。この結晶に放射光施設から出る放射光を照射、表面から光電効果で跳び出す電子の角度と運動エネルギーを測定した。その結果、電子が結晶内を動き回る他の電子や結晶の格子振動から受けるエネルギーである「自己エネルギー」を精密にとらえることに成功した。
　測定値を詳しく分析したところ、物質内で電子が取り得るエネルギー領域を示すバンド構造に「キンク」と呼ばれる折れ曲がりが見られた。さらに、そのエネルギーの大きさが、SrVO₃結晶中の酸素に由来する格子振動と一致した。キンクは、銅酸化物系の高温超電導体でも観測されており、今回の結果がそれとよく似ているため、研究グループは「銅酸化物のキンクも格子振動によるものではないか」とみている。
　研究グループは、今回の成果によって「物質中の電子が相互作用しながら複雑な運動をする様子が正しく理解できるようになる」と期待している。

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