1911년에 발견된 초전도(한 온도 이하에서 갑자기 물질의 전기 저항이 제로가 되는 현상)은 리니어 신칸센이나 자기 공명 진단 장치(MRI) 등으로 우리 생활에 깊이 관여하고 있다.특히, 구리 산화물에서 발견되는 고온 초전도는 높은 임계 온도의 메커니즘을 해명하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
구리 산화물에서는, 반강자성 절연체 물질에 전기 전도를 담당하는 정공 또는 전자 캐리어를 주입하면, 반강자성 질서가 파괴되어 초전도가 발현된다.초전도가 발현하는 물질에서는, 반강자성의 변동이 관측되고 있기 때문에, 초전도의 발현 메카니즘에 반강자성의 변동이 깊게 관련되어 있다고 알려져 있다.
한편, 대량으로 캐리어를 주입하면 초전도가 소실되지만, 이 원인은 알 수 없고, 캐리어를 대량으로 주입한 물질로 자성 상태가 어떻게 되어 있는 것도 불분명했다.
이번에 상지대학과 도호쿠대학을 중심으로 한 연구그룹은 대량으로 정공을 주입한 구리산화물로 2차원 강자성 변동을 세계 최초로 관측했다.이것은 캐리어의 주입과 함께 반 강자성에서 강자성으로 자성 상태가 변화한다는 것을 의미한다.또, 초전도가 크게 억제된 물질로 강자성 변동이 관측되었기 때문에, 강자성 변동이 고온 초전도를 저해하고 있을 가능성이 있어, 장시간의 수수께끼였던, 캐리어를 대량으로 주입하면 초전도가 사라지는 원인을 밝힐 수 있다고 할 수 있다.
본 성과로부터, 지금까지 반강자성 상태와 초전도 상태의 존재밖에 알려져 있지 않은 구리 산화물로, 대량으로 정공을 주입하면 2차원의 강자성 변동의 상태가 나타나는 것이 분명해져, 고온 초전도에 강자성 변동이 관련되었을 가능성이 시사되었다.앞으로 고온 초전도 연구에 새로운 길을 보여줄 것으로 기대된다.
