?原子核を高感度なセンサーとして用いる磁気共鸣测定により、カゴメ金属颁蝉痴3Sb5の内部で、原子スケールの电流の涡に由来する微小な磁场を検出しました。
?この结果は、电子が结晶格子上で轮を描くように自発的に流れる「ループ电流秩序」の微视的証拠であり、电子の流れが生み出す新しい磁性状态を示すものです。
?本成果は、高温超伝导体などでも长年议论されてきた隠れた电子秩序の理解を进め、量子材料に现れる新しい机能の探索に贡献すると期待されます。
東京大学大学院工学系研究科の末次 祥大 准教授、京都大学大学院理学研究科の北川 俊作 准教授、石田 憲二 教授、バージニア大学物理学科の浅場 智也 アシスタント?プロフェッサー、東京大学大学院新領域創成科学研究科の芝内 孝禎 教授、杏Map大学院理学研究科の紺谷 浩 教授、ロスアラモス国立研究所の松田 祐司 上級研究員らによる研究グループは、南京大学と共同で、カゴメ金属(注1)CsV3Sb5において、原子スケールの电流の涡がつくる新しい磁性状态の微视的な証拠を捉えました。この状态は、长年理论的に提案されてきたものの、その存在を実験的に确かめることは困难でした。
本研究では、颁蝉痴3厂产5の内部に生じる微小な磁场を検出し、电子が结晶格子上でミクロな円电流を作るループ电流秩序(注2)の証拠を确认しました。この现象は、电荷の浓淡が周期的に并ぶ「电荷密度波」(注3、図1左)と対比して、「虚数电荷密度波」(注4、図1右)と呼ばれ、电子の流れ方そのものが秩序化する新しい量子状态として理解されます。本成果は、量子材料に潜む新しい电子秩序の理解を大きく进めるものです。
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(注1)カゴメ金属
叁角形が角を共有して并んだ「カゴメ格子」と呼ばれる原子配列を持つ金属のこと。カゴメ格子では、电子同士の相互作用や几何学的な効果により、通常の金属では见られない电子状态が现れやすい。本研究で扱った颁蝉痴3Sb5は、バナジウム原子がカゴメ格子を形成する。
(注2)ループ电流秩序
电子が物质中の原子配列に沿って、微小な轮を描くように循环して流れる秩序状态のこと。通常の电流のように物质全体を一方向に流れるのではなく、原子スケールの小さな闭じた経路を回るため、外から直接検出することが难しい。ループ电流により物质内部に极めて小さな磁场が発生するため、通常の磁石とは异なる、电子の流れに由来する磁性状态として捉えることができる。
(注3)电荷密度波
物质中の电子の密度が、空间的に周期的な浓淡を持って并ぶ状态のこと。通常の电荷密度波では、电子が多い场所と少ない场所が周期的に现れ、原子の并びや结合の强さも変化することがある。
(注4)虚数电荷密度波
通常の电荷密度波が电子の「浓淡」の周期的な変化として理解されるのに対し、虚数电荷密度波は电子の「流れ方」が周期的にそろった状态となる。この状态では、电子が原子スケールで轮を描くように流れるループ电流が自発的に生じる。
雑誌名:Nature Physics
題 名:Microscopic signatures of an imaginary charge density wave in a kagome metal
著者名:S. Suetsugu, F. Hori, M. Shibata, S. Kitagawa, K. Ishida, T. Asaba, S. Nakazawa, Q. Li, H. -H. Wen, T. Shibauchi, H. Kontani, and Y. Matsuda
顿翱滨:10.1038/蝉41567-026-03339-8
鲍搁尝:
/中沢 正剛(博士後期課程学生)