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広島大学放射光科学研究センター

Hiroshima Synchrotron Radiation Center, Hiroshima University
  • 第1部会
  • 共同利用・共同研究拠点

研究所・センターの概要


センター長
島田 賢也
Shimada, Kenya
キーワード
放射光、超伝導、スピン、物性・生命異分野融合、高輝度小型放射光源、人材育成
住所
〒739-0046
広島県東広島市鏡山2-313
放射光を用いた物質科学研究の推進と人材育成

放射光科学研究センターでは、小型放射光源(HiSOR)が発生する紫外線~軟X線域の放射光を利用し、世界最先端の計測技術を用いて超伝導や電子スピンに由来する量子現象を研究する固体物理学および溶液中の生体分子の立体構造を研究する物性・生命異分野融合領域の研究、ならびに高輝度小型放射光源や挿入型光源に関する研究を行っています。
また大学の中に置かれた研究拠点として、多様な文化や背景を持つ国内外の大学・研究機関の第一線の研究者と共通の研究課題に取り組み、互いに学ぶことのできる環境を活用した、大学院生・学生の人材育成を進めています。

平成29年度の研究活動内容及び成果


新奇超伝導物質に隠れたスピン偏極電子状態を発見

電子は上向きと下向きの2つのスピン状態をとることができ、物質の磁気的な性質(磁性)は2つのスピン状態の数がどちらかに偏ること(スピン偏極状態)によって生じます。従来、磁性を持たない物質でもスピンに偏りが生じるラシュバ型スピン偏極状態は、スピン軌道相互作用が強く働き、物質構造の空間反転対称性が破れる場合に生じると考えられてきました。しかし最近、物質全体としては空間反転対称性が保たれていても局所構造の対称性が破れていれば、局所的なラシュバ型スピン偏極が生じる可能性が理論的に予想されました。ところがこれまで実験的な検証はなされていませんでした。本研究では、最近発見された新奇超伝導物質(LaO0.55F0.45BiS2)の超伝導を担うBiS2層の電子状態に、この局所的に隠されたラシュバ型のスピン偏極状態が存在することを、私たちが開発した高感度スピン分解光電子分光装置により初めて明らかにしました。一般的な超伝導体ではスピン偏極していない電子が超伝導状態へと転移するのに対し、この新しい超伝導体では、スピン偏極した電子が低温で超伝導状態に転移することがわかりました。本研究はラシュバ型スピン偏極状態をもつ新奇超伝導体の研究に新たな展開をもたらすものです。

LaO0.55F0.45BiS2の結晶構造:ファンデルワールス結合した各層の上下をみると反転対称性が破れています。

LaO0.55F0.45BiS2の結晶構造:ファンデルワールス結合した各層の上下をみると反転対称性が破れています。

スピン角度分解光電子分光で観測されたBiS2層の電子状態。上向き(赤色のスペクトル)と下向き(青色のスペクトル)スピンの状態数が異なっており、対称点を挟んで反転するラシュバ型スピン偏極状態を示します。

スピン角度分解光電子分光で観測されたBiS2層の電子状態。上向き(赤色のスペクトル)と下向き(青色のスペクトル)スピンの状態数が異なっており、対称点を挟んで反転するラシュバ型スピン偏極状態を示します。

社会との連携


若手人材育成・国際交流への貢献

HiSOR は大学附置の放射光実験施設として、中四国地域の中学・高校の体験学習、総合学習、SSH 研修、夏休みこども見学デーや教育・文化週間関連行事などで来訪した皆さんに、先端研究施設を紹介するとともに楽しみながら物理実験を体験できる機会を提供しています。またさくらサイエンスプランやSTEM教育で来訪した海外の学生・教育関係者の施設見学も受入れ、英語によるセミナーも提供しています。毎年3月、広島放射光国際シンポジウムを開催し、海外の著名研究者による学術講演とあわせて、学生が英語で研究成果を発表するショートオーラルセッションおよびポスターセッションも設けています。HiSOR における研究活動をウエブや動画で社会に発信するとともに、放射光先端計測設備を活用した産学連携研究((株)マツダとの共同研究等)にも取り組んでいます。

一般公開(教育・文化週間)

一般公開(教育・文化週間)

広島県(中学生)(校外学習)

広島県(中学生)(校外学習)

SSH研修(鳥取県の高校生)

SSH研修(鳥取県の高校生)

STEM研修( オーストラリアの高校・大学生)

STEM研修(オーストラリアの高校・大学生)

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