2020.09.17

レアアース化合物に価数の異なるイオンを 仲介する電子を発見―基礎物理学における重要な成果！価数転移現象の仕組みを解明―

大阪府立大学 大学院工学研究科 安齋 太陽 准教授、広島大学 放射光科学研究センター 佐藤 仁 准教授、愛媛大学 大学院理工学研究科 平岡 耕一 教授らの研究グループは、レアアース化合物のイッテルビウム（以降、Yb）イオンの価数が急激に変化する価数転移現象の仕組みを明らかにするために、高輝度シンクロトロン放射光を用いた高分解能角度分解光電子分光実験を行いました。

その結果、伝導電子とYb 4f電子が量子力学的に混ざり合う様子を観測することに成功しました（図1）。伝導電子が価数の異なるYbイオンの間で電子を受け渡している証拠として、価数転移現象を説明する有力なメカニズムになります。これらの研究結果は、基礎物理学における重要な成果であり、レーザーや蛍光体などに活用される新しい光学材料の開発への指針になると期待されます。

本研究はSDGs17の目標のうち、「7：エネルギーをみんなにそしてクリーンに」と「9：産業と技術革新の基盤をつくろう」に貢献しています。

なお、本研究の成果は、米国物理学会が刊行する学術雑誌「Physical Review Research」にて9月15日 午前0時（日本時間）にオンライン掲載されました。

論文タイトル「Abrupt change in hybridization gap at the valence transition of YbInCu₄」