本學(xué) 大學(xué)院 工學(xué)研究科 播木 敦 助教、博士前期課程 1年 加瀬林 啓人さん、早稲田大學(xué) 理工學(xué)術(shù)院 溝川 貴司 教授、京都大學(xué) 化學(xué)研究所 島川 祐一 教授、広島大學(xué) 田中 新 準(zhǔn)教授らは、マックスプランク研究所 Liu Hao Tjeng 教授、ウィーン工科大學(xué) Jan Kune? 教授らのグループと共同で、銅（Cu）とルテニウム（Ru）からなる酸化物（CaCu₃Ru₄O₁₂）のX線光電子分光（解説1）を測定し、獨(dú)自に開発した計(jì)算パッケージを用いて、高精度な理論解析を行いました。

その結(jié)果、CaCu₃Ru₄O₁₂では、遷移金屬の酸化物ではほとんど報(bào)告例がない近藤効果（解説2）が実現(xiàn)していることを初めて実証しました（図1）。

近藤効果は、電気抵抗がゼロになる超伝導(dǎo)現(xiàn)象や電子の質(zhì)量が有効的に異常増大する重い電子現(xiàn)象など、様々な量子物性の発現(xiàn)メカニズムと密接な繋がりがあります。

今回の結(jié)果は、近藤効果が実現(xiàn)する遷移金屬酸化物の物質(zhì)群（四重ペロブスカイト遷移金屬酸化物、（解説3））の存在を示唆するもので、更なる物質(zhì)合成を進(jìn)めることで、近藤効果に由來する新奇物性の発見が期待されます。

なお、この成果は、米國物理學(xué)會(huì)が刊行する學(xué)術(shù)雑誌「Physical Review X」にて、1月27日（日本時(shí)間）にオンライン掲載されました。

論文タイトル「CaCu₃Ru₄O₁₂: A High Kondo-Temperature Transition Metal Oxide」

• 掲載論文「Physical Review X」（APS physics Webページ）
• プレスリリース 全文（414KB）

本研究のポイント

• ペロブスカイト遷移金屬酸化物CaCu₃Ru₄O₁₂のX線光電子分光実験データを測定し、最新の量子理論手法を用いて解析した結(jié)果、近藤効果が実現(xiàn)していることを?qū)g証した。
• 希土類化合物だけでなく、遷移金屬酸化物でも近藤効果が発生することを示した。
• 今後、遷移金屬酸化物の構(gòu)成元素を制御することで、近藤効果が紡ぎ出す磁気応答や超伝導(dǎo)、重い電子狀態(tài)などの新奇量子物性の発見が期待される。

研究者からのコメント

工學(xué)研究科 電子?數(shù)物系専攻 電子物理工學(xué)分野 博士前期課程 1年　加瀬林 啓人 さん

卒業(yè)研究からこのようなチャレンジングで國際的な研究に攜われて光栄です。これを期に遷移金屬酸化物での近藤現(xiàn)象が活発に研究されるようになってほしいと思います。

この研究を通じてご指導(dǎo)いただいた共同研究者の皆様に心から感謝いたします。

今後も世の中に貢獻(xiàn)できるよう精進(jìn)してまいります。

SDGs達(dá)成への貢獻(xiàn)

大阪府立大學(xué)は研究?教育活動(dòng)を通じてSDGs17（持続可能な開発目標(biāo)）の達(dá)成に貢獻(xiàn)をしています。

本研究はSDGs17のうち、「7：エネルギーをみんなにそしてクリーンに」、「9：産業(yè)と技術(shù)革新の基盤をつくろう」等に貢獻(xiàn)しています。

研究助成資金等

本研究の一部は、科學(xué)研究費(fèi)助成事業(yè)（科研費(fèi)）（21K13884、19H05823 and 20H00397）、研究拠點(diǎn)形成事業(yè)（A.先端拠點(diǎn)形成型）、European Research Council（No.646807-EXMAG）、Deutsche Forschungsgemeinschaft （No.320571839） and SFB 1143 （No.247310070）、 からの支援を受けて行われました。

用語解説

解説1 X線光電子分光

X線を物質(zhì)に照射すると、アインシュタインの発見した光電効果により、光電子が物質(zhì)の表面から放出されます。この光電子の運(yùn)動(dòng)エネルギーを精密に測定することで、物質(zhì)內(nèi)部の構(gòu)成元素の周りを運(yùn)動(dòng)している電子のエネルギー狀態(tài)（バンド構(gòu)造）を調(diào)べることができます。これをX線光電子分光と呼びます。

解説2 近藤効果

通常の金屬は溫度を下げると、原子の熱振動(dòng)が抑制されるため、電気抵抗が減少します。しかし、磁性を持った不純物原子（例えば、ニッケルや鉄原子）が金屬の中に存在した場合、溫度を下げるとある溫度以下で電気抵抗が上昇に転ずる場合があります。この現(xiàn)象そのものは1930年代から知られていましたが、その微視的な説明は1964年に近藤淳博士によって初めて與えられ、「近藤効果」と呼ばれています。

解説3 四重ペロブスカイト遷移金屬酸化物

四重ペロブスカイト遷移金屬酸化物は、一般式AA’₃B₄O₁₂で表され、A’とBに遷移金屬元素が入ります。Aには、アルカリ金屬、アルカリ土類金屬などのイオンが入ります。広く普及している従來のペロブスカイト遷移金屬酸化物（一般式ABO3）と比べて、2種類の遷移金屬元素が含まれ、その間の電荷やスピンの相互作用が新たな自由度として働き、多彩な物性が現(xiàn)れることが知られており、精力的に研究が行われています。