神野　裕貴

　京都大学理学研究科のチャンチャル・ソウ日本学術振興会外国人特別研究員、前野悦輝理学研究科教授、米沢進吾理学研究科助教らの研究グループは絶縁体の一種であるモット絶縁体の電子を“融かす”新たな方法を発見したと発表した。この成果は11月24日Science紙に掲載される。この方法はスイッチング素子などへの応用も見込まれる。

　電流が流れる金属と電流が流れない絶縁体との間の電子の動きの違いはペットボトルに入った水のモデルで説明することができる。金属はいわば動く余地のある程度に水の入ったペットボトルであり、外からの力によって水は流動的に動くことができる。この例えに沿って言えば絶縁体は大きくゆすっても動く余地のないほどに水が充填されたペットボトルのようなものだ。モット絶縁体は中で水が凍ったペットボトル、つまりたくさんある電子が身動きが取れずに固まっている状態である。この“凍った”状態を融かせば高温超電導などの目立った性質が現れる。

　従来、モット絶縁体を“融かす”方法としては元素の置き換えや高い圧力をかけるなどの方法が用いられてきたが、ソウ氏らの研究グループが発見したのは「電流を流す」という単純なものだった。今回の研究で研究グループはモット絶縁体であるCa2RuO4に通常より大きな電流を流すと電気抵抗が急激に小さくなることを発見した。電流を流すという難しくない方法でモット絶縁体から新しい性質が見いだされることは「コロンブスの卵的な発想」である、と前野氏は表現する。

　また、研究グループはモット絶縁体が定常電流の下で磁気的な反発の性質である反磁性を示すことを発見した。その反磁性は大きく、超伝導体以外では最大の反磁性であるという。本研究の成果は電気抵抗の大きさの制御による電気信号のスイッチング素子等への応用が期待される。