東大ら，金属から絶縁体への転移の量子臨界現象を明らかにすることに成功

東京大学大，埼玉大学，理化学研究所らの研究グループは，高圧力・低温環境下において，低温極限における性質が異なる三種類の分子性結晶の電気抵抗を測定し，各物質の電気抵抗が数十ケルビン程度の温度領域で量子臨界現象に特有のスケーリング則を高い精度で満たしていることを示し，モット転移の量子臨界現象を実験的に初めて明らかにした（ニュースリリース）。

電子は電荷を持つために，物質中で互いに反発し合っている。反発力が大きいとき，電子は粒子として互いにぶつかることを避けるため自由に動けず，モット絶縁体と呼ばれる状態になる。一方で反発力が小さくなると電子は波として自由に動くようになり，電子の集団は絶縁体から金属へとその性質を劇的に変える（モット転移）。

この現象は，銅酸化物高温超伝導をはじめとする多くの特異な現象が生じる起源になっている。特に近年，モット転移の量子臨界現象と呼ばれる，金属とモット絶縁体の間のミクロなスケールの量子力学的ゆらぎが，マクロなスケールまで波及する現象が理論的に研究されており，その実験的な検証が待ち望まれていた。

この結果は，金属と絶縁体の狭間にある物質は，低温になると物質ごとの個性を反映した多様な金属あるいは絶縁体状態のいずれかに陥るのに対し，温度が上がると物質によらない普遍的な性質を持つ特異な電気伝導状態になるという新しい見方を提示するもの。

研究グループは今回の研究成果を元に，新しく見つかった量子臨界領域が持つ大きなゆらぎを背景にした，新しい電子状態，物性機能の開拓が今後期待されるとしている。