近藤絶縁体YbB12における磁気音響量子振動の新たな発見

近藤絶縁体YbB12における磁気音響量子振動の探索

近藤絶縁体YbB12（12ホウ化イッテルビウム）の研究チームが、超音波を用いた実験を通じて、この物質の磁気音響量子振動（MAQO）の起源について新たな発見を報告しました。本研究は、東京理科大学や東京大学、神戸大学からの研究者による共同研究です。このチームは、YbB12のバルク感度を活かした超音波の測定によって、磁場および温度条件下での挙動を調査しました。

研究の背景

通常、金属は強磁場下でフェルミ面に基づく電子の振る舞いから磁気量子振動（MQO）を示します。これに対して絶縁体にはフェルミ面が存在しないため、MQOが生じにくいとされています。しかし、YbB12のような近藤絶縁体では特異な性質が見られ、絶縁体相でもMQO様の振動が観測されています。これは絶縁体における物理現象の理解を深める上で重要なテーマです。

研究の目的と方法

本研究では、最大65テスラ（T）の強磁場と485ミリケルビン（mK）という極低温環境を利用して超音波測定を行い、YbB12の音響特性を解析しました。超音波実験に使用されたのは、茨城大学の伊賀文俊名誉教授が提供した単結晶試料です。実験の結果、磁場誘起金属相においてのみMAQOが観測され、絶縁体相ではその兆候が見られませんでした。

主要な発見

この研究では、YbB12の絶縁体相においてMAQOが確認できないことが強調されました。具体的には、音響測定による結果が、絶縁体相におけるMQOを担うフェルミ粒子の結晶格子との弱い結合を示していることがわかりました。また、弾性定数の測定において、絶縁体相付近の39Tで顕著な異常が観測され、これが未知の電子状態の変化を示唆しています。

研究の意義

研究を主導した東京理科大学の栗原綾佑助教は、「YbB12の絶縁体状態における量子振動の研究は新たな物理の発見につながる可能性がある」と意義を語ります。超音波測定が持つ独自の特性により、今後さらに詳細な特性解析や新しい物理機構の解明が進むことが期待されます。

本研究成果は2026年6月16日、国際学術誌「Physical Review B」にて発表され、重要性や独創性が評価されました。これが将来の物質研究において重要な指針となるでしょう。