超伝導でととのう電荷秩序の「しま模様」 ― 銅酸化物超伝導体で「位相コヒーレンス」を強める 新たな関係を発見 ―

2026-05-08 東北大学

Tohoku UniversityとSLAC National Accelerator Laboratoryの国際研究チームは、銅酸化物高温超伝導体において、超伝導状態が電荷密度波(CDW)の「しま模様」の位相コヒーレンスを強める現象を発見した。従来、CDWと超伝導は互いに競合し抑制し合う関係と考えられてきたが、La1.885Sr0.115CuO4を用いた共鳴軟X線散乱測定により、超伝導転移後にはCDWの強度(振幅)は低下する一方、散乱ピーク幅が縮小し、CDW位相の整列性が向上することが分かった。これは、超伝導状態でCDWの「しま模様」がより広範囲に秩序化することを意味する。研究では、ピーク幅解析により結晶中の乱れと位相コヒーレンス成分を分離し、超伝導がCDW位相秩序を強化することを実証した。この成果は、高温超伝導機構や「intertwined order(複合秩序)」理解を進展させる重要な知見であり、『Physical Review Letters』に掲載された。

超伝導でととのう電荷秩序の「しま模様」 ― 銅酸化物超伝導体で「位相コヒーレンス」を強める 新たな関係を発見 ―
図1. (a)超伝導体のCuO2平面における電荷密度波(CDW)を示す模式図。薄い青色と濃い青色の陰影は、それぞれコヒーレンスの高いCDW相と低いCDW相を区別している。赤い矢印は、CDW相のコヒーレンスの変化を示しており、フォノン(緑色の振動)などの集団励起によって位相φの変化として引き起こされる可能性がある。
(b) 理想的なコヒーレント位相で周期性が約4の場合(左上)と、有限の位相変化φを伴うコヒーレント位相の低下の場合(左下)のシミュレーションによるCDWピークプロファイル(右)。

<関連情報>

超伝導が銅酸化物における電荷密度波の位相コヒーレンスを強化する Superconductivity Reinforces Charge-Density-Wave Phase Coherence across Cuprates

H. Lee, C.-T. Kuo, M. Fujita, C.-C. Kao, and J.-S. Lee
Physical Review Letters  Published: 7 May, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/g41t-8456

Abstract

For decades, superconductivity in high-c cuprates has been viewed as a competitor that suppresses charge-density-wave (CDW) order by reducing its amplitude and spatial extent. Here, we show that this picture is incomplete, as superconductivity is accompanied by a systematic enhancement of CDW phase coherence across multiple cuprate families. Using resonant soft x-ray scattering combined with a coherence-sensitive momentum-profile analysis, we uncover a BCS-like growth of phase coherence below c, which phenomenologically manifests as the absence of CDW peak broadening and near-perfect wave-vector locking. This enhancement remains visible even in a disorder-dominated regime created by long-term crystal aging and follows a common trend when compared with published data on Bi-, Hg-, Y-, and Nd-based cuprates. These results indicate that superconductivity reshapes CDW order in two distinct ways, suppressing its amplitude while strengthening its phase coherence, and reveal an additional phase-level interplay with lattice coupling in high-c cuprates.

1701物理及び化学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました