超蛍光：ペロブスカイトからの非従来型ソリトン高温超蛍光
Nature 642, 8066 doi: 10.1038/s41586-025-09030-x
高速熱的ディフェージングによって巨視的量子現象が極低温条件に制限され、常温でのその使用が妨げられている。凝縮媒質における電子励起の場合、ディフェージングは熱的格子運動によって媒介される。従って、高温で集団的電子量子状態を作り出すには、格子の影響を抑制することが不可欠である。さまざまなプラットフォームで高Tc量子効果が時折報告されているものの、どの格子特性や電子–格子相互作用が固体中の巨視的にコヒーレントな電子状態につながるのかについては、よく分かっていない。今回我々は、ハロゲン化鉛ペロブスカイトにおける超蛍光出現時の巨視的分極の強度の変動を調べ、自発的に同期したポーラロン格子振動が集団的電子双極子発光に伴うことを示した。さらに我々は、有効場モデルを開発して、励起子–格子相互作用が、臨界ポーラロン密度を超えると電子的にそして構造的にエンタングルした新しいコヒーレント拡張ソリトン状態につながることを理論的に確認した。解析の結果、この相転移では、インコヒーレント無秩序ポーラロン格子変形が秩序を確立する一方、励起子間の巨視的量子コヒーレンスが同時に現れるという2つの過程が協調して起こることが示された。この状態における励起子の再結合が、結果として高温での超蛍光になる。我々の研究は、ペロブスカイトの衝撃励起後に観測される過渡的な超蛍光過程と、熱冷却によって達成される一般的な平衡相転移との間の基本的なつながりを確立している。また今回の研究は、ペロブスカイト構造におけるさまざまな電子–格子相互作用と、それらが固体中の集団的にコヒーレントな電子効果の創出において担うそれぞれの役割を特定することによって、高温巨視的量子現象を示す新材料の設計と開発に関するかつてない知見を提供している。
