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★科学技術ニュース★東京理科大学、東京大学、理化学研究所、粒子性を持つ絶縁体状態と波動性を持つ金属状態の間をゆっくりと行き来する電子を発見

2017-08-22 07:35:38 |    物理

 ミクロな世界の存在である電子は、粒子と波動の両面の性質を兼ね備える。また、これら電子は電荷を持っているため、物質の中で互いに反発し合う。反発力が大きいと、電子は自由に動けず、粒子としての性質を持つモット絶縁体と呼ばれる状態になる。

 従来、電子の粒子性と波動性が移り変わるモット境界は、水と水蒸気の移り変わりと同様に、十分低温では「相転移」という性質を持ち、不連続な変化があると考えられてきた。

 東京理科大学、東京大学、理化学研究所の研究グループは、結晶格子に乱れが導入された2次元モット絶縁体有機物質EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2という物質に圧力をかけモット境界にいたらせ、絶対温度2Kという低温まで温度を変えながら、核磁気共鳴実験により、そのときの電子状態を観測した。

 その結果、この物質のモット境界においては、従来の常識に反して、粒子性を持つモット絶縁体状態と波動性を持つ金属状態の間を電子がゆっくりと行き来している現象を発見した。

 すなわち、圧力-温度相図上で、従来の相転移描像ではなく、新たな電子相(粒子性と波動性の間をゆっくり揺らぐ電子グリフィス相と呼ぶべき新奇相)が実現していることを見出したこととなる。

 このようなモット境界は今まで観測されたことはなく、基礎学理上・応用上重要な立ち位置を占めるモット境界描像の新たな理解を与えるもの。


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