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酸化物の中には、高温超伝导や光触媒などの惊くべき特性を示すものがあります。その秘密は、电子同士が互いに强く影响する状态にある「强相関电子」です。酸化物中の伝导电子は狭い轨道（诲轨道）の中でしか动くことができないため、电子の相関が非常に强くなり、自由电子にはない性质が现れることがあります。

遷移金属酸化物SrVO3の層が量子井戸（Quantum well, Q.W.）構造をなし、強相関電子を2次元的に閉じ込めている。 c2011 Hiroshi Kumigashira

これまでに発见された高温超伝导体は、伝导层と絶縁层が交互に重なった层状の结晶构造をもち、强相関电子が伝导层に闭じ込められていることが分かっています。しかしながら、强相関电子の制御は困难で、その性质を详しく调べることは不可能でした。

東京大学大学院工学系研究科の組頭広志准教授 （現：高エネルギー加速器研究机构（KEK）物質構造科学研究所?教授）らは、世界で初めて、人工的に強相関電子を2次元空間（層）に閉じ込めることに成功しました。

成功の键は、酸化物を原子一个レベルの非常に薄い层に「作る」技术と、放射光による高精度の分光法で电子を「见る」技术。研究グループは、半导体中の电子を量子化する手法として知られる量子井戸构造を酸化物において実现し、量子井戸中に2次元的に闭じ込められた强相関电子の振る舞いを调べました。

これは、强相関电子のコントロールが可能になったことを意味します。今后、电子の豊かな性质が次々と见られるかもしれません。室温超伝导体の実现や、半导体に代わる电子素子の开発に繋がる、新しいエレクトロニクスへの第一歩です。

论文情报

K. Yoshimatsu, K. Horiba, H. Kumigashira, T. Yoshida, A. Fujimori, and M. Oshima,
“Metallic Quantum Well States in Artificial Structures of Strongly Correlated Oxide,”
Science 333 (2011): 319-322. doi: 10.1126/science.1205771
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