물이 얼음이나 수증기로 바뀌도록 물질의 상태가 바뀌는 것을 상전이라고 부른다.물의 액체-기체상 전이는 상압에서는 100℃에서 일어나지만, 가압하면 상전이 온도는 상승해 가고, 어느 조건의 고온·고압 하에서는 액체와 기체를 구별할 수 없는 초임계 유체가 된다.초임계 유체는 기체의 확산성과 액체의 용해성을 겸비하기 때문에, 공업면에서 널리 응용되고 있다.

　물의 상전이와 같은 온도 변화에 의한 상전이에 대해, 절대 영도로 압력이나 자장을 변화시켰을 때의 상전이를 양자상 전이라고 부른다.양자상 전이 전후의 임계 변동이 어떠한 성질을 낳는지, 오랫동안 흥미를 가져왔지만, 물 등의 유체를 절대 영도로 하여 양자상 전이를 일으키는 것은 실현 곤란해져 왔다.

　그래서 본 연구에서는, 초임계 유체와 유사한 성질을 가지며, 양자상 전이가 가능한 후보로서, 물질 중의 이온이 가지는 전자의 수(가수)가 바뀌는 상전이에 주목.압력에 의해 가수가 변동하는 성질을 갖는 이테르븀 화합물에, 철을 미소량 첨가하면 압력과 유사한 효과를 얻을 수 있는 것을 이용하여, 가수가 급준하게 변화하는 크로스오버의 관측에 성공했다.

　또한, 원자가의 크로스 오버와 동시에, 자화가 매우 큰데도 자기 질서를 나타내지 않는 이상 금속 상태를 발견했다.이것은, 자성적인 성질을 나타내는 가수가 높은 상태와, 비자성적인 성질을 나타내는 가수가 낮은 상태의 요동이 실현되고 있는 것을 나타내는 것으로, 가수의 양자상 전이를 실험적 에 확립한 세계에서 처음의 실례가 되었다.

　이 원자가의 임계 변동은 초 임계 유체의 전자 버전이라 할 수 있으며 새로운 "양자"초 임계 유체의 발견을 촉진 할 것으로 기대된다.

논문 정보:【Science Advances】 Quantum Valence Criticality in a Correlated Metal