謎多き超伝導体の「隠れた対称性」を絞り込む~ルテニウム酸化物の超伝導の本質に迫る~

2025-12-18 京都大学

京都大学のマットニ特定助教らの研究グループは、非従来型超伝導体として長年議論されてきたルテニウム酸化物 Sr₂RuO₄ の超伝導機構に関し、新たな重要知見を得た。ピエゾ素子を用いて試料に精密な「せん断ひずみ」を加える独自手法を開発し、超伝導転移温度 Tc の変化を詳細に測定した。その結果、静水圧や一軸ひずみでは Tc が大きく変化する一方で、せん断ひずみは Tc にほとんど影響を与えないことを実証した。この事実は、従来有力視されてきた「二成分超伝導」に基づく理論と整合しないことを示し、Sr₂RuO₄ に潜む「隠れた対称性」の候補を大きく絞り込む成果である。本研究は、ひずみ制御を用いて量子物質の本質を探る新たな実験指針を提示するものである。

謎多き超伝導体の「隠れた対称性」を絞り込む~ルテニウム酸化物の超伝導の本質に迫る~
せん断ひずみでは変化しない Sr₂RuO₄のTc。Sr₂RuO₄では、静水圧は超伝導転移温度Tcを低下させ、逆に一軸圧はTcを上昇させることが知られている。本研究では、せん断ひずみはTcを変化させないという、超伝導機構の理解に重要で興味深い結果が得られた。(画像クレジット:Giordano Mattoni)

<関連情報>

Sr2 RuO4におけるせん断ひずみと超伝導の間に結合が存在しないことを示す直接的な証拠 Direct evidence for the absence of coupling between shear strain and superconductivity in Sr2RuO4

Giordano Mattoni,Thomas Johnson,Atsutoshi Ikeda,Shubhankar Paul,Jake Bobowski,Manfred Sigrist & Yoshiteru Maeno
Nature Communications  Published:16 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-67307-1 An unedited version

Abstract

The superconducting symmetry of Sr2RuO4 has been intensely debated for many years. A crucial controversy recently emerged between shear-mode ultrasound experiments, which suggest a two-component order parameter, and some uniaxial pressure experiments that suggest a one-component order parameter. To resolve this controversy, we use a new approach to directly apply three different kinds of shear strain to single crystals of Sr2RuO4 and investigate the coupling to superconductivity. After characterising the strain by optical imaging, we observe variations of the transition temperature Tc smaller than 10 mK%−1 as measured by low-frequency magnetic susceptibility, indicating that shear strain has little to no coupling to superconductivity. Our results are consistent with a one-component order parameter model, but such a model cannot consistently explain other experimental evidence such as time-reversal symmetry breaking, superconducting domains, and horizontal line nodes, thus calling for alternative interpretations.

1700応用理学一般
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました