東京大学と産業技術総合研究所（産総研）は，銅酸化物高温超伝導体における常圧下最高温度での超伝導の鍵となる電子構造を明らかにした（ニュースリリース）。
超伝導転移温度の向上は基礎物理及び産業応用の双方の観点から重要な課題となっている。近年，水素化物に100GPa以上の超高圧を加えることで室温に迫る温度で超伝導が発現することが示された。
しかし常圧下に限ると，銅酸化物HgBa2Ca2Cu3O8+δ（Hg1223）で1993年に134Kでの超伝導転移が発見されて以来，30年以上に渡って転移温度記録の更新が滞っている。
高い温度での超伝導転移を可能にする電子構造を探るうえで，電子を固体から取り出して直接観測する角度分解光電子分光（ARPES）が有効。表面敏感なARPES測定を行なうには結晶を劈開して清浄表面を露出させる必要があるが，Hg1223には自然な劈開面が存在せず，劈開後の表面に乱れが生じることが予想される。高品質な単結晶育成の難しさに，清浄かつ平坦な表面を露出する難しさが加わり，Hg1223のARPES研究は今まで実現されなかった。
この研究では，Hgの一部をReで置換することにより安定化させた高品質な（Hg, Re）Ba2Ca2Cu3O8+δ[（Hg,Re）1223]単結晶に対し，微小集光した放射光を光源として用いるマイクロARPESを適用することで，世界初となるARPES測定に成功した。劈開後の試料表面の乱れを反映してARPESスペクトルの強度・幅に大きな測定位置依存性が見られたが，鋭敏な信号を検出できる平坦領域を微小光源によって探し当て，超伝導状態にある電子を直接観測した。
（Hg,Re）1223は三層系銅酸化物と呼ばれる物質群に属し，非等価な2つのCuO2面が超伝導層として存在することが特徴。三層系銅酸化物では，内側のCuO2面における強い超伝導が高い超伝導転移温度をもたらすと考えられてきた。
しかし，ARPES測定により（Hg,Re）1223の超伝導ギャップを内側と外側のCuO2面ごとに分離観測したところ，外側のCuO2面における超伝導ギャップが他の三層系銅酸化物と比べて特異的に大きいことが判明した。
研究グループは，この結果は，Hg1223における常圧下最高温度での超伝導に外側CuO2面の超伝導特性が大きく影響していることを示しており，超伝導転移温度記録の更新へ向けた今後の研究に具体的な手がかりを与えるものだとしている。
