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2020年08月19日

理工学部教授 米満賢治:超伝導体内の電流を光で操ることに成功

東北大学大学院理学研究科の岩井伸一郎教授、川上洋平助教、中央大学理工学部の米満賢治教授ほか東北大理、名大工、東北大金研、分子研、岡山理科大のグループとともに、
超伝導体内の電流を光で操ることに成功しました。究極の短パルスレーザー技術が拓くペタヘルツ電子テクノロジーとして期待されます。

発表のポイント
・物質中に方向の定まった正味の(平均してもゼロにならない)電流を振動電場である光電場によって流すことはできなかった。
・超短パルス光の位相制御技術を用いて、超伝導体中に方向の決まった電流を発生させることに成功した(オームの法則に従わない物質中の電子の加速を実現)。
・銅酸化物や鉄ヒ素化合物などの高温超伝導体への展開により、室温近傍で現在の1万倍の超高周波(ペタへルツ)電子回路の可能性が拓かれる。

概要
 ペタ(千兆)ヘルツの超高周波電場である光は、現在のギガ(10億)ヘルツ駆動エレクトロニクスを飛躍的に高速化(高周波化)するポテンシャルを秘めています。しかし、振動電場である光によって、電子回路の基本動作である電流を一方向へ流すこと(電子を動かす方向を決めること)はできませんでした。上記のグループは、有機超伝導体に極めて時間幅の短い光パルスを照射した瞬間、向きの定まった電流が生じることを発見しました。この結果は、オームの法則に従わない電子の加速が超伝導体中で起きていることを示します。今後、銅酸化物や鉄ヒ素化合物などの高温超伝導の機構解明や、ペタヘルツデバイスへの応用に役立つことが期待されます。
 この成果は英国科学雑誌「Nature Communications」に2020年8月18日午後6時(日本時間)にオンライン掲載されました。