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物性物理学：銅酸化物の対密度波状態のエネルギーギャップ変調の画像化
Nature 580, 7801 doi: 10.1038/s41586-020-2143-x
有限の重心運動量を持つクーパー対を決定付ける特徴は、超伝導エネルギーギャップΔ(r)（rは位置）が空間変調することである。最近、この概念が、銅酸化物に存在すると予測されている対密度波（PDW）状態に一般化された。クーパー対トンネリングにおいて銅酸化物PDWの痕跡が検出されているものの、単一電子トンネリングにおける周期的Δ(r)変調の顕著な痕跡は観測されていない。今回我々は、走査型トンネル顕微鏡に基づく分光技術を用いて、標準的な銅酸化物Bi2Sr2CaCu2O8+δにおいて、8単位胞の周期性、すなわち波数ベクトルQ ≈ (2π/a0)(1/8, 0)およびQ ≈ (2π/a0)(0, 1/8)（a0は隣接Cu原子間の距離）を持つ強いΔ(r)変調を見いだした。局所状態密度N(r, E)（Eはエネルギー）の同時画像化によって、PDWと超伝導が共存する場合に予想される通り、波数ベクトルQと2Qを持つ電子変調が明らかになった。さらに、2QでのこれらのN(r, E)密度波におけるトポロジカル欠陥を視覚化することによって、PDW状態における半渦糸の理論で予想される通り、PDWの空間位相がπだけ変化する領域にトポロジカル欠陥が集中していることが見いだされた。総合すると、これは、複数の単一電子の痕跡から得られた、Bi2Sr2CaCu2O8+δにおいてPDW状態と超伝導が共存することを示す説得力のある証拠である。
