金属内に侵入した水素は、熱運動が凍結するような低温環境下においても、トンネル運動によって拡散します。その結果、母金属の性能を低下させることが知られています。このため、金属中における水素の量子的挙動の解明に向けて、多くの研究が行われてきました。特に、金属が超伝導転移すると電子状態が大きく変化するため、それに伴って水素の量子的な振る舞いも変化し、超伝導特性に影響を及ぼすと予想されています。しかし、その詳細についてはほとんど明らかになっていません。とりわけ、微視的視点からの特性変化の理解は、長年の課題となっていました。　九州大学大学院工学研究院の河江達也准教授、大学院工学府博士課程3年の...

固体中の電子の電荷と、電子が持つ小さな磁石のような性質「スピン」の両方を工学的に利用、応用する「スピントロニクス」と呼ばれる分野において「希薄磁性半導体」が注目されています。一般的に、強磁性などをもたらす交換相互作用（注4）は隣接原子間距離程度の近接作用に限定されています（金属では伝導電子を媒介した別機構の磁性体の例外が存在する）。一方、相転移のユニバーサル理論であるパーコレーション理論（注5）は隣とのパス（磁気転移の場合は隣の磁性原子との結合に相当）が高密度に存在しなければ相転移しないと予測しており、量子スピン系の磁気転移でもこのパーコレーション理論が厳密に成立する...