教員・研究室

固体は原子や分子が規則正しく並んだ状態だというのは、概念としては広く受け入れられている事実だと思います。それを実際に観測しようとすると、大がかりな電子顕微鏡を使わなければなりませんでした。しかし、最近、物質の凹凸を”触って”調べる走査プローブ技術が急速に発達し、物質表面の凹凸が原子の大きさのレベルで簡単に”見”えるようになりました。こうして、固体の構造については、目で見たような情報が得られるようになったのですが、固体が示す色々な性質(物性)は、構造だけでは決まりません。これらの多くは固体内に広がる電子の振る舞いが決定するためです。幸いな事に、走査トンネル顕微鏡(STM)は、この電子の振る舞いの様子を目で見たように”見”る事ができます。

我々は、多彩な固体電子の様子が最もはっきり現れる極低温下で使えるSTMの開発を長く続けてきました。そしてそれを武器に、高温超伝導体の超伝導の性質を調べています。図は、表面に見える格子の様子と、同じ所で測った超伝導の強さを表す量を並べて示しました。格子構造は平坦なのに、驚くべき事に電子は不均一な局所構造を取る事がわかります。
STMで見る原子は、10-7 cmという小さな領域に収まっていますが、そこで電子が引き起こす現象は多彩で、その意味では無限の広がりを持っているのです。我々は、それらを目の当たりに”見”ようと努力をしています。