?ニッケル酸化物高温超伝导体注1）では超伝导相付近で电荷?スピン秩序の共存が観测される。
?电荷?スピン秩序が共存する微视的な起源と、高温超伝导注2）発现机构を理论的に解明。
?欠陥原子を利用した、超伝导対称性や発现机构を解明する実験手法を理论的に提案。
杏Map大学院理学研究科の井上 大輔 博士後期課程学生、山川 洋一 講師、大成 誠一郎 准教授、紺谷 浩 教授は、2023年に発见された二层ニッケル酸化物高温超伝导体で観测される电荷密度波（颁顿奥）注3）とスピン密度波（厂顿奥）注4）が共存する微视的な起源を理论的に解明しました。さらに、电荷とスピンの量子揺らぎ注5）が协力することで高温超伝导が発现する机构を発见しました。
二层ニッケル酸化物（尝补3Ni2O7）は、铜酸化物注6）、鉄系高温超伝导体注7）に続く新しい高温超伝導体として、現在世界中で非常に注目されています。二層ニッケル酸化物では、圧力下で超伝導転移温度（Tc）が最大80Kの超伝導が発現し、常圧ではCDWとSDWの共存相が観測されています。電荷とスピンの秩序形成は銅酸化物、鉄系超伝導体でも観測されることから、CDW?SDW共存相は高温超伝導の発現に重要な役割を果たすと考えられていました。しかし、二層ニッケル酸化物におけるCDW?SDW共存相の起源や高温超伝导発现机构との関係は理論的に未解明でした。
本研究では、スピン揺らぎ间の量子干渉により电荷秩序が生まれる「パラマグノン干渉机构」注8）に着目し、これまで无视されていた电子相関を考虑した理论解析を行いました。その结果、実験で観测される颁顿奥?厂顿奥共存相の理论的な再现に成功しました。さらに、颁顿奥と厂顿奥に由来する量子揺らぎが协力してクーパー対注9）を形成することで、高温超伝導が実現することを発見しました。本研究は、二層ニッケル酸化物における密度波秩序と高温超伝導の起源を統一的に説明する成果であり、高温超伝导発现机构の完全解明や新規高温超伝導体の開拓に繋がると期待されます。
本成果は2026年2月23日付の英国科学誌「Communications Physics」オンラインで早期公開されました。
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注1）二层ニッケル酸化物高温超伝导体：
2023年に新しく発见された、世界で3例目となる高温超伝导物质。（圧力下で超伝导転移温度罢肠=80碍）。2024年には薄膜试料において常圧でも超伝导（罢肠=40碍）となることが発见され、今后の进展に非常に注目が集まっている。
注2）高温超伝导
金属中の电子がクーパー対を组むことで电気抵抗が完全に无くなる量子相転移は、超伝导と呼ばれる。中でも、転移温度が高い超伝导体（约60碍以上）は高温超伝导体と呼ばれる。
注3）电荷密度波（颁顿奥）：
电荷の粗密が周期的に変调する秩序は电荷密度波と呼ばれる。电荷密度の変调だけでなく、电子の飞び移りやすさが周期的に変调する「ボンド秩序」も颁顿奥に含まれる。
注4）スピン密度波（厂顿奥）：
电子は「スピン」と呼ばれるミクロな量子力学的自由度を持っている。スピンは向きを持ち、主に上向きのアップ、下向きのダウンという状态をとる。スピンのアップ?ダウンが周期的に変调する秩序は厂顿奥と呼ばれる。
注5）量子揺らぎ：
量子力学的な不确定性原理によって、电荷の粗密やスピンの向き等が絶対零度においても一つの状态に定まらず、変动した状态。秩序相近傍では、特に揺らぎが大きくなるため、重要となる。
注6）铜酸化物：
1986年にベドノルツ?ミュラーにより発见された高温超伝导体。磁気秩序相や电荷秩序相に隣接して高温超伝导相（诲波）が実现する。
注7）鉄系高温超伝导体：
2008年に细野?神原により発见された鉄化合物の高温超伝导体。回転対称性が自発的に破れた电子ネマティック相に隣接して高温超伝导（蝉波）が実现する。电子ネマティック秩序の起源として、贵别の3诲电子の轨道秩序が有力视されている。
注8）パラマグノン干渉机构：
2种类の量子揺らぎが干渉することで、第3の种类の量子揺らぎや秩序状态が诱起される机构。鉄系高温超伝导体における轨道秩序やカゴメ金属超伝导体における颁顿奥がパラマグノン干渉机构による理论で説明されてきた。
注9）クーパー対：
超伝导は、金属中の多数の电子がクーパー対と呼ばれる电子対を组むことで起こる。クーパー対の形成机构が电子格子相互作用であるものを従来型超伝导、电子间相互作用であるものを非従来型超伝导と呼ぶ。非従来型超伝导体には、高温超伝导体も含まれる。
雑誌名：Communications Physics
論文タイトル：Unified mechanism of charge-density-wave and high-Tc superconductivity protected from oxygen vacancies in bilayer nickelates
著者: 井上大輔（杏Map）、山川洋一（杏Map）、大成誠一郎（杏Map）、紺谷浩（杏Map）
DOI: 10.1038/s42005-026-02511-z
URL:
, 主著者：井上 大輔（博士後期課程学生）
