空間反転対称性の破れた2次元超伝導体が、特定の方向に磁場を加えると整流特性(ダイオード特性)を示すことを、東京大学の研究グループが世界で初めて発見した。

 超伝導状態では、電気抵抗がゼロになり消費電力を発生することなく電気を流すことができるため、とりわけ次世代コンピューティングシステムなどの分野で超伝導ナノエレクトロニクスの発展が求められてきた。中でも、整流性を持つ超伝導体、すなわち超伝導ダイオード開発の重要性は極めて高いものであった。

 研究グループは、二硫化モリブデンの単結晶を用い、空間反転対称性の破れた2次元超伝導を人工的に実現できるモデルを製作した。これまで、空間反転対称性が破れた常伝導体結晶が整流性を持つことは明らかにあったが、超伝導体においては未研究であった。このデバイスの面直方向に磁場をかけた状態で、電気伝導特性を測定した。

 研究結果によれば、超伝導状態では、常伝導状態と比べ極めて大きい整流特性が観測された。さらに、超伝導に転移する温度の近傍においてこの整流特性の増大をみるとともに、その理論の解明に成功した。この現象は、一般の空間反転対称性の破れた超伝導体に普遍的なものだと説明されている。

 この成果は、今後、対称性が破れた2次元超伝導という新たな学術分野を切り開く礎となるだけでなく、超伝導ナノエレクトロニクス材料の機能開拓へ重要な知見を与えるものといえる。

論文情報:【Science Advances】Nonreciprocal charge transport in noncentrosymmetric superconductors

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大学ジャーナルオンライン編集部

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