物理：VO₂の金属絶縁体転移点における固体三重点の測定

固体の一次相転移は、難しい研究課題であることが知られている。単位胞形状の変化、長距離の弾性ひずみ、潜熱の流れが組み合わさって、大きなエネルギー障壁ができ、その結果、ドメイン構造、ヒステリシス、亀裂が発生する。この状況は、2つ以上の相が関与する三重点近傍ではなおさら悪くなる。超高速の光スイッチングや電気スイッチングへの応用の候補物質として一般的な二酸化バナジウム（VO₂）でよく知られた金属絶縁体転移が、これに当てはまる例である。VO₂は最も簡単な強相関物質の1つであるにもかかわらず、金属絶縁体転移が一次相転移であることと、少なくとも2つの競合する絶縁相が関与することから生じる実験の難しさがあって、その性質については長い間議論が続いている。本論文では、専用のナノメカニカルひずみ装置において単結晶VO₂ナノ梁を調べることによって、この典型的な相転移を、これまでにない制御性と精度で調べられることを示す。我々の結果は、金属相と2つの絶縁相の三重点がその転移温度T_tr = T_cにあるという際立った発見を含んでおり、この温度は65.0±0.1°Cと決定された。これらの発見は、VO₂の金属絶縁体転移の機構に関して深い意味を持つだけでなく、マンガン酸化物や鉄系超伝導体などの他の多くの強相関物質における相転移を完全に理解する上でこの方法が重要となることを実証するものである。

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