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物性物理学：電子ドープ型銅酸化物超伝導体における三次元電荷集団励起
Nature 563, 7731 doi: 10.1038/s41586-018-0648-3
高温銅酸化物超伝導体は、積層されたCuO2面で構成され、その電子バンド構造と磁気励起は主に二次元だが、超伝導コヒーレンスは三次元である。この二分性は面外電荷ダイナミクスの重要性を際立たせるものであり、この面外電荷ダイナミクスは、光学装置で調べることのできる限られた運動量範囲内の常伝導状態ではインコヒーレントであることが見いだされている。今回我々は、共鳴非弾性X線散乱を用いて、ブリルアンゾーンの3つの次元全てにわたる電荷ダイナミクスを調べた。電子ドープ型銅酸化物において最近発見された集団励起（モード）の偏極解析によって、これらが電荷を起源とすること、すなわち磁性成分との混合がないことが明らかになった。励起は面内方向と面外方向の両方に分散することから、その三次元性が明らかになった。面外分散の周期性は、c軸結晶格子定数ではなく、隣り合うCuO2面間の距離に対応しており、面間クーロン相互作用がコヒーレント面外電荷ダイナミクスの原因であることが示唆された。観測された特性は、積層系について予測された特異な電荷集団モードの1つで高温超伝導を媒介する上で大きな役割を担っていると主張されている、長く待ち望まれた「音響プラズモン」の特徴である。
