メンバー

メンバープロフィール

前野 悦輝

前野 悦輝 (Yoshiteru Maeno)

京都大学(大学院理学研究科 物理学・宇宙物理学専攻)教授

専門分野
低温物理学
領域での
研究テーマ
トポロジカル超伝導体の実験
領域での役割
総括班(WEB担当)、A01班代表者

E-mail : maeno[at]scphys.kyoto-u.ac.jp

これまでの研究

 超伝導や超流動などの量子凝縮現象をはじめとする、低温での物質の状態に興味を持って、物質合成技術や低温測定技術を駆使した研究を進めてきました。大学院時代は、超流動ヘリウムの熱対流を相転移やカオスの立場から研究しました。その後、重い電子系物質や銅酸化物高温超伝導体、スピンアイスをはじめとするフラストレートした磁性体も研究してきました。ルテニウム酸化物Sr2RuO4の超伝導を私どもが発見して以来、この超伝導の理解を極めるため、そしてスピン三重項超伝導体の実在を真に確立するための研究に力を入れています。低温技術として、熱電対と超伝導量子干渉素子(SQUID)を組み合わせた高感度示差温度計、磁場方位を精密制御するベクトル超伝導マグネットシステムなどを開発しました。

本領域での研究

 計画研究A01「強相関物質のトポロジカル相」では、電子間の相互作用が強い物質(強相関物質)で発現するトポロジカルに非自明な量子凝縮状態や量子相転移の研究を進めます。世界的にトポロジカル量子現象の研究が著しい勢いで展開される中、トポロジカル超伝導、遷移金属酸化物など、我が国発のオリジナル物質や独自の強みを生かしたテーマでの研究に特に力を注ぐ所存です。

 私のグループではA01連携研究者の米澤進吾助教や寺嶋孝仁教授とともに、遷移金属酸化物を主な舞台として、微細加工・接合系も含め、強相関トポロジカル現象の物理の発展を目指します。特にトポロジカル超伝導状態に特有の新奇現象を確立したいと考えています。飛躍的展開を狙って、これまでの成果も踏まえたテーマと、新たな物質系や研究手法に基づくテーマを組み合わせて強相関物質でのトポロジカル相の研究を進めます。

図1:SrRuO3/Sr2RuO4系の界面の透過顕微鏡(TEM)像

図2:Sr2RuO4単結晶を微細加工した超伝導リング
(1)
新奇カイラル超伝導現象:A01分担者の松田祐司教授らによってURu2Si2で観測された、カイラル超伝導揺らぎによる巨大ネルンスト効果は、カイラル超伝導性が観測されているSr2RuO4でも存在することが期待されます。A01分担者の藤本聡教授らによる理論とも比較して、この新奇なトポロジカル超伝導効果の確立をねらいます。
(2)
スピン三重項超伝導近接効果と奇周波数超伝導状態:Sr2RuO4単結晶基板上に強磁性金属のSrRuO3薄膜をエピタキシャル成長させた系で、強磁性金属/スピン三重項超伝導体接合での近接効果を研究しています。このテーマでは国内外の共同研究の展開によって、強磁性体中に誘起されたスピン三重項対振幅と奇周波数超伝導、さらにトポロジカル超伝導との関係性を明らかにします。また、Sr2RuO4の微小単結晶における常磁性マイスナー効果観測に向けた領域内共同研究も進めています。
(3)
マヨラナ準粒子の実証に向けた実験:マヨラナ準粒子の実証に向け、スピン三重項超伝導体の微小リングでの半整数量子化磁束の観測を目指します。
(4)
非平衡状態でのトポロジカル相の探索:非平衡状態を含めた強相関系特有の物質制御性を生かすことで新たなトポロジカル相やトポロジカル量子相転移の発現が期待されます。我々はモット絶縁体Ca2RuO4などを対象に、国内外の共同研究者の力も借りて、電流の下でのモット絶縁相の変化を調べています。この研究は本領域PDのChanchal Sow博士を中心に進めています。
(5)
超伝導化トポロジカル絶縁体でのトポロジカル超伝導相の解明:このテーマはA01 連携研究者の米澤進吾助教が中心に、B01の瀬川耕司教授、安藤陽一教授のグループとの共同研究で、CuxBi2Se3単結晶の方向制御磁場中の比熱から、結晶の回転対称性を破るネマティック超伝導をはじめて実証する研究を進めています。

その他

 今年度から新たな枠組みの「国際活動支援班」の予算が認められたのは本新学術領域にとってはまさに朗報です。運営面では、”Topo-Q” と名付けたトポロジカル量子物質に関する国際ネットワークの構築のために、海外パートナーとのアライアンス・ワークショップ開催の企画や人材交流プログラムの推進などで本領域の活動にお役に立てるよう努力する所存です。
 研究の楽しさや成果を社会に紹介・説明していくことが、今後ますます重要になってきます。トポロジーと物理現象の関係、超伝導や超流動などの量子凝縮現象の不思議をこれまでにない新しくわかりやすい手法で伝えていけたらと思います。また私の考案した元素の立体周期表”エレメンタッチ”を使った科学啓発活動も引き続き展開する予定です。

略歴

1979年
京都大学理学部(物理学)卒業
1984年
米国カリフォルニア大学サンディエゴ校 (UCSD) 物理学博士号 (Ph. D.) 取得
(超流動ヘリウムの研究)
1984年
広島大学理学部 物理学科 助手
1988年
-1989年 スイス連邦 IBMチューリッヒ研究所 客員研究員
(ノーベル賞受賞者ベドノルツ博士のもとで高温超伝導の研究)
1989年
広島大学理学部 物理学科 助教授
1996年
京都大学大学院理学研究科 物理学・宇宙物理学専攻 助教授
2001年
京都大学国際融合創造センター 教授
2006年
京都大学大学院理学研究科 物理学・宇宙物理学専攻 教授、現在に至る

主な受賞

2000年
久保亮五記念賞
2002年
日本IBM科学賞
2004年
トムソンリサーチフロント賞
2009年
Bernd T. Matthias Prize
2010年
仁科記念賞
2013年
紫綬褒章

代表論文

"Compact AC susceptometer for fast sample characterization down to 0.1 K"
S. Yonezawa, T. Higuchi, Y. Sugimoto, C. Sow, Y. Maeno,
Review of Scientific Instruments 86, 093903-1-8 (Sep. 2015).
DOI: 10.1063/1.4929871

"Ferromagnetic SrRuO3 thin-film deposition on a spin-triplet superconductor Sr2RuO4with a highly conducting interface"
M. S. Anwar, Y. J. Shin, S. R. Lee, S. J. Kang, Y. Sugimoto, S. Yonezawa, T. W. Noh, Y. Maeno,
Applied Physics Express 8, 015502-1-5 (Dec. 2014).
DOI: 10.7567/APEX.8.015502

"Electric-field-induced metal maintained by current of the Mott insulator Ca2RuO4"
F. Nakamura, M. Sakaki, Y. Yamanaka, S. Tamaru, T. Suzuki and Y. Maeno,
Scientific Reports 3, 2536-1-6 (Aug. 2013).
DOI: doi:10.1038/srep02536

"First-order Superconducting Transition of Sr2RuO4"
S. Yonezawa, T. Kajikawa, and Y. Maeno,
Physical Review Letters 110, 077003-1-5 (Feb. 2013).
DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.077003

"Evaluation of Spin-Triplet Superconductivity in Sr2RuO4"
Y. Maeno, S. Kittaka, T. Nomura, S. Yonezawa, K. Ishida,
Journal of Physical Society of Japan 81, 011009-1-29 (Jan. 2012).
DOI: 10.1143/JPSJ.81.011009

"Topological Competition of Superconductivity in Pb/Ru/Sr2RuO4 Junctions"
T. Nakamura, R. Nakagawa, T. Yamagishi, T. Terashima, S. Yonezawa, M. Sigrist, Y. Maeno,
Physical Review B 84, 060512(R)-1-4 (Aug. 2011).
DOI: 10.1103/PhysRevB.84.060512

"Higher-Tc Superconducting Phase in Sr2RuO4 Induced by Uniaxial Pressure"
S. Kittaka, H. Taniguchi, S. Yonezawa, H. Yaguchi, and Y. Maeno,
Physical Review B 81, 180510(R), (May 2010).
DOI: 10.1103/PhysRevB.81.180510

"High Resolution Polar Kerr Effect Measurements of Sr2RuO4: Evidence for Broken Time-Reversal Symmetry in the Superconducting State"
J. Xia, Y. Maeno, P. T. Beyersdorf, M. M. Fejer, and A. Kapitulnik,
Physical Review Letters 97, 167002-1-4 (Oct. 2006).
DOI: 10.1103/PhysRevLett.97.167002

"Determination of the Superconducting Gap Structure in All Bands of the Spin-Triplet Superconductor Sr2RuO4"
K. Deguchi, Z. Q. Mao, and Y. Maeno,
Journal of Physical Society of Japan 73, 1313-1321 (May 2004).
DOI: http://dx.doi.org/10.1143/JPSJ.73.1313

"The Superconductivity of Sr2RuO4 and the Physics of Spin-Triplet Paring"
A.P. Mackenzie and Y. Maeno,
Reviews of Modern Physics 75, 657-712 (April 2003).
DOI: 10.1103/RevModPhys.75.657

"Spin-Triplet Superconductivity in Sr2RuO4 Identified by 17O Knight Shift"
K. Ishida, H. Mukuda, Y. Kitaoka, A. Asayama, Z. Q. Mao, Y. Mori, and Y. Maeno,
Nature 396, 658-660 (Dec. 1998).
DOI: 10.1038/25315

"Enhancement of Superconductivity of Sr2RuO4 to 3 K by Embedded Metallic Microdomains"
Y. Maeno, T. Ando, Y. Mori, E. Ohmichi, S. Ikeda, S. NishiZaki, and S. Nakatsuji,
Physical Review Letters 81, 3765-3768 (Oct. 1998).
DOI: 10.1103/PhysRevLett.81.3765

"Time-Reversal Symmetry Breaking Superconductivity in Sr2RuO4"
G. M. Luke, Y. Fudamoto, K.M. Kojima, M.I. Larkin, J. Merrin, B. Nachumi, Y. J. Uemura, Y. Maeno, Z. Q. Mao, Y. Mori, H. Nakamura, and M. Sigrist,
Nature 394, 558-561 (Aug. 1998).
DOI: 10.1038/29038

"Superconductivity in a Layered Perovskite without Copper"
Y. Maeno, H. Hashimoto, K. Yoshida, S. Nishizaki, T. Fujita, J. G. Bednorz, and F. Lichtenberg,
Nature 372, 532-534 (Dec. 1994).
DOI: 10.1038/372532a0

"Substitution for Copper in a High-Tc Superconductor YBa2Cu3O7-δ"
Y. Maeno, T. Tomita, M. Kyogoku, S. Awaji, Y. Aoki, K. Hoshino, A. Minami, and T. Fujita,
Nature 328, 512-514 (Aug. 1987).
DOI: 10.1038/328512a0

"Transition to Oscillatory Convection in a 3He-Superfluid- 4He Mixture"
Y. Maeno, H. Haucke, and J. C. Wheatley,
Physical Review Letters 54, 340-342 (Jan. 1985).
DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.54.340