圧力によりファンデルワールス重い電子系金属CeSiIで超伝導を実現(Pressure Drives Superconductivity in a Van Der Waals Heavy-Fermion Metal CeSiI)

2026-08-04 中国科学院(CAS)

中国科学院(CAS)物理研究所の研究チームは、二次元ファンデルワールス重い電子系金属 CeSiI に高圧を加えることで超伝導が発現することを初めて実証した。約11GPaまでの圧力と50mKまでの極低温環境で単結晶の輸送特性を測定し、温度―圧力相図を作成した結果、圧力の増加に伴って反強磁性秩序が徐々に抑制され、約6GPa付近で消失すると同時にドーム状の超伝導相が現れることが判明した。また、近藤コヒーレンス温度は特徴的なV字型の変化を示し、臨界圧力近傍では非フェルミ液体的な電気伝導と準粒子有効質量の増大が観測された。これらの結果は、量子臨界揺らぎが媒介する非従来型超伝導の存在を強く示唆しており、磁性・近藤効果・量子臨界現象・超伝導の密接な関係を明らかにした。CeSiIは、低次元強相関電子系における超伝導と量子臨界現象を研究する新たなモデル物質として期待される。

圧力によりファンデルワールス重い電子系金属CeSiIで超伝導を実現(Pressure Drives Superconductivity in a Van Der Waals Heavy-Fermion Metal CeSiI)
High-pressure transport measurements and temperature-pressure phase diagram of the vdW heavy-fermion meta CeSiI. Increasing pressure suppresses antiferromagnetic order, induces superconductivity near the quantum critical point, and leads to an unusual V-shaped evolution of the Kondo coherence temperature. (Image by IOP)

<関連情報>

ファンデルワールス重フェルミオン金属における圧力下での超伝導 Superconductivity under pressure in a van der Waals heavy-fermion metal

Tong Shi,Wenhao Li,Qingxin Dong,Pengtao Yang,Hanming Ma,Zhaoming Tian,Ningning Wang,Jianping Sun,Yoshiya Uwatoko,Yi-feng Yang,Bosen Wang,Hechang Lei & Jinguang Cheng
Nature Physics  Published:28 July 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41567-026-03392-3

Abstract

CeSiI is a van der Waals heavy-fermion metal featuring a long-range antiferromagnetic order and Kondo coherence. The phase diagram that details the evolutions of the transition temperatures of those two orders as a function of external tuning parameters such as pressure is crucial for understanding strong electron interactions in heavy-fermion systems. Here we experimentally demonstrate the phase diagram of CeSiI. The critical temperature of the Kondo coherent state exhibits a V-shaped, non-monotonic dependence on pressure. Upon suppression of the antiferromagnetic order, a superconducting dome emerges with a maximum transition temperature of about 240 mK and the coherence temperature reaches its minimum. The close proximity of superconductivity to antiferromagnetic instability, together with a large upper critical field, suggests an unconventional pairing mechanism in CeSiI. Normal-state transport measurements further provide evidence for quantum criticality, as manifested by non-Fermi-liquid behaviour and divergence of the effective electron mass. Our findings support CeSiI as a heavy-fermion superconductor and reveal an unconventional nature for its Kondo coherence at ambient pressure, thus offering a platform for exploring the interplay among strong electron correlations, Kondo hybridization, magnetism and unconventional superconductivity in two-dimensional heavy-fermion systems.

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