2025年の面白かった論文まとめ~人類のアイデアは尽きないね~
【イントロ】
2025年も激動の1年でした。
トランプ大統領の再選、
米価高騰、
そして赤子の誕生
そんな1年間にも、Cond-matにはたくさんの論文が投稿されました。
本記事では、2025年のCond-matに投稿された論文のうち、
本ブログにメモした論文から、特に興味をもった論文をピックアップしてご紹介します。
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【Cond-matの投稿状況】
Cond-matには毎年大量の論文が投稿されています。
投稿論文数は1992年以降線形に増加し続けています。
2021年頃に一度投稿数の減少が見られますが、これは世界的なコロナウィルス流行による経済活動の停滞に伴うものと考えられます。
2023年以降は論文数は再度増加に転じ、それ以前よりも傾きが大きく論文数が増えているように見えます。
2025年は24,143本の論文がCond-matに投稿され、そのうち本ブログにメモしたのは、3686本でした。メモ率は15%でした。
メモしすぎだろ。もっと精選しろ。
【トンデモねぇ超伝導たち】
やっぱり凝縮物性の花形は超伝導。
その中でもトンデモない論文が今年も報告されました。
いくつかご紹介します。
1つ目は、STO基板上のニッケルが超伝導転移温度50K級の超伝導を示すというものです。
Experimental evidence of Tc enhancement above 50 K and diode and paramagnetic-Meissner effects, in Nickelate films on highly reduced SrTiO3
次は、Ge置換GaNb4Se8の45K級高温超伝導の可能性です。
Possible high-Tc superconductivity at 45 K in the Ge-doped cluster Mott insulator GaNb4Se8
Zero resistance when metals mixed with insulators
他の皆様
Ceに金属針を押し付けるとTc=20K
【冷却原子】
量子コンピュータ分野でも注目の冷却原子の制御性はすごい。君が再現できないものある???
冷却原子分野で面白かったのは、冷却原子でフェルミ‐ハバード模型をシミュレーションし、銅酸化物超伝導体などの強相関電子系で見られる擬ギャップ現象を再現した論文です。
Pseudogap in a Fermi-Hubbard quantum simulator
銅酸化物の擬ギャップは、その起原が超伝導状態にあるのか競合の電子状態なのかという議論が40年近く続いています。この擬ギャップ的振る舞いが、銅酸化物の電子状態をモデル化できるハバード模型で再現できるのかというのは気になるところです。
この論文では、冷却原子でフェルミ‐ハバード模型をシミュレーションし、擬ギャップ状態を再現したことを報告しています。銅酸化物の擬ギャップ状態ではネマティック状態との関連も指摘されていますが、冷却原子を使って原因の切り分けをできるとおもしろいなとおもいました。
他の皆様
冷却原子ペア相関におけるBCS理論の破れ
冷却原子におけるフェルミ加速の観測
冷却原子BECによる虚数ゲージポテンシャルの実現
冷却原子でみる初期宇宙のエンタングルメント
冷却原子におけるフェルミ海トポロジーの検出
3000量子ビット冷却原子量子コンピュータ
【モアレ物質、2次元物質】
今年も山のように2次元物質研究が出てきました。
その中でも面白かった2本です。
1つ目はモアレWSe2で銅酸化物などで見られる高温超伝導体特有の相図を再現することに成功した本論文です。
Simulating high-temperature superconductivity in moiré WSe2
ネマティック応答とかどうなるのかな?
もう1つは、グラフェンの積層を増やし、13層グラフェンの電子状態を明らかにした本研究です。
Flat band surface state superconductivity in thick rhombohedral graphene
でも、君。13層って、もうグラファイトでは???
他の皆様
7層グラフェンモアレ超格子の異常ホール結晶
https://arxiv.org/abs/2502.18031
https://arxiv.org/abs/2502.18031
マジックアングルグラフェンのV字型超伝導ギャップの観測
https://arxiv.org/abs/2503.16410
https://arxiv.org/abs/2503.16410
菱面体多層グラフェンにおけるフェルミ・ルーン
キャビティを利用したグラフェンの非線形ランダウファンダイアグラムの実現
グラフェンの量子化エッジ状態を利用したラフリンポンプの観測
層状近藤磁性体USbTeのスピンネマティック近藤格子
6層グラフェンにおける超伝導と量子ホール状態の共存
リソグラフィ制御半導体モアレ超格子の提案
グラファイトゲートを利用したグラフェン電子品質の劇的向上
5層グラフェンにおける偶数及び奇数分母分数量子ホール状態
3層グラフェンの電気制御重い電子状態
歪制御非捻りモアレ干渉の実現
四層グラフェンのナノSQUID観測によるアイソスピン磁気構造の可視化
7層グラフェンにおける軌道チャーン絶縁体の電場制御
単層MoTe2のウィグナー結晶状態
ウィグナー結晶の量子ホール液体への融解
ウィグナー結晶ポーラロン
2次元モアレ時間結晶の提案
【高圧水素化物超伝導、ニッケル酸化物超伝導】
高圧化の超伝導、特に水素化物とニッケル酸化物の超伝導はその高い超伝導転移温度から注目が集まっています。まあ高圧力なんで、若干「そう・・・」という感じもありますが、基礎物理的には興味深いようです。
ニッケル酸化物については転じて薄膜化することで高圧化の高温超伝導を常圧で実現できる可能性が報告されており、目下さらなる研究競争のさなかにあります。
そんな中から興味深い論文を3つ。
1つ目は、水素化物超伝導で、転移温度298K、25℃という明らかな室温超伝導を実現した本論文です。
Room-Temperature Superconductivity at 298 K in Ternary La-Sc-H System at High-pressure Conditions
2つ目はニッケル酸化物薄膜が63Kクラスの超伝導転移温度を示す可能性を報告した本論文です。
Superconductivity onset above 60 K in ambient-pressure nickelate films
高圧では100Kクラスの超伝導も可能性があるニッケル酸化物、今後も注目です。
3つ目は、ニッケル酸化物薄膜超伝導の超伝導ギャップのARPESを実現した本論文です。
Nodeless superconducting gap and electron-boson coupling in (La,Pr,Sm)NiO films
ニッケル酸化物高温超伝導薄膜のARPESの実現
ニッケル酸化物薄膜高温超伝導体のin-situ ARPES
ニッケル酸化物薄膜高温超伝導体のARPES
ニッケル酸化物超伝導は、d波超伝導が報告されている研究もあるため、物質の違い、サンプルクオリティの違いなど、今後のデータの積み重ねに期待ですね。
他の皆様
La2PrNi2O7 薄膜の常圧Tc=48Kの実現
La3Ni2O7が常圧Tc=80Kの可能性
La2SmNi2O7が高圧Tc=90K超えの可能性
ニッケル酸化物薄膜高温超伝導のSTMでみるs波超伝導ギャップ
水素化物高圧高温超伝導体のX線回折と電気抵抗の同時測定
ニッケル酸化物薄膜のスピングラス高温超伝導
Eu置換ニッケル酸化物薄膜のリエントラント高温超伝導
ニッケル酸化物薄膜リエントラント超伝導のメカニズム
La3Ni2O7-δ高圧超伝導のd波超伝導ギャップの観測
La3Ni2O7-δ高圧超伝導のゼロ抵抗とマイスナー効果の同時測定
ニッケル酸化物薄膜超伝導体における量子臨界性
ニッケル酸化物高圧超伝導体における100K級超伝導の実現
二層ニッケル酸化物薄膜における低圧縮歪超伝導の実現
超高速テラヘルツ波分光法でみるとニッケル酸化物超伝導はd波超伝導
【非相反伝導】
非相反伝導って、もう半導体で良くない?
そんなマジレスをしたくなるテーマですが、応用を考えることのほうが難しいということですからね。応用するアイデアの無い自分から逃げるな!
非相反伝導の話題でおもしろかったのは以下2つ
1つは、水素濃度勾配をつかって、鉄系超伝導体物質の結晶中の対称性を破り非相反伝導を実現する論文
Nonreciprocal charge transport in an iron-based superconductor with broken inversion symmetry engineered by a hydrogen-concentration gradient
2つ目は、超伝導流だけで超伝導ダイオード効果を実現する、量子超伝導ダイオード効果の発見です。
Quantum superconducting diode effect with perfect efficiency above liquid-nitrogen temperature
そんななか、超伝導流だけでダイオード効果を実現する量子超伝導ダイオード効果の発見は、そうそうこれだよこれ!という感じで大好きです。
他の皆様
トポロジカル近藤絶縁体SmB6におけるトポロジカルダイオード効果
化学ポテンシャル制御ゼロ磁場超伝導ダイオード効果
トポロジカル絶縁体/超伝導ヘテロ構造における非相反伝導方向のフェルミ準位制御の実現
非エルミート超伝導ダイオード効果
形状効果を考慮しても鉄セレンテルルは零磁場超伝導ダイオード効果を示す説
ブロッホダイオード
キラル単結晶テルルにおける非相反磁気抵抗
【量子幾何】
量子幾何。最近は兎にも角にも量子幾何に関連した研究が提案されている印象です(個人の感想です)
勉強することが増えて大変ですね。
有用なレビューもたくさんでているので、AIも使って効率的に学んで自分の研究に活かしていきたいものです。
レビューとしては2つ。
Quantum Geometry in Quantum Materials
Quantum Geometry Phenomena in Condensed Matter Systems
日本語の量子幾何の教科書はまだですか?
論文としては、量子幾何由来非平衡交換相互作用誘起非線形ホール効果を提案する本論文が好きです。
Nonequilibrium Exchange Nonlinear Hall Effect
銅酸化物の格子量子幾何
FeTeの電子相関駆動量子幾何学
量子幾何テンソルによる物理観測量に対する制約
量子幾何由来の光学的選択則
量子計量誘起非線形伝導の分類理論
典型的半導体の量子幾何学
量子幾何による電磁応答の分類理論
ラマン分光による量子磁性体の量子計量測定
ZrTe5の量子幾何繰り込みホール係数
Cd3As2の量子計量双極子由来非線形ホール効果
【銅酸化物】
なんだかんだ、常圧で最高の超伝導転移温度を示すのは銅酸化物。
銅酸化物しか勝たん!
銅酸化物の研究で面白かったのは、光誘起測定で、超伝導転移温度以下での非占有状態の擬ギャップのスペクトルを測定することに成功したこの論文です。
Light-induced Asymmetric Pseudogap below T c in cuprates
https://arxiv.org/html/2511.20768v1
「擬ギャップのスペクトルは超伝導状態と同じく占有状態と非占有状態で対称的なのか?」という基本的な疑問な質問に答えてくれるこの論文。面白いですね。昔あったラマン分光でみたs波擬ギャップの議論とも関連するでしょうか?
また、擬ギャップだけじゃなくて、超伝導ギャップの非占有状態側の形状も観測できるのはすごい。逆光電子分光法なんていらんかったんや!
他の皆様
銅酸化物のNV中心磁力計による位置分解Tc測定
梯子型銅酸化物SCのクーパー対局在の観測
電子系銅酸化物SCの逆光電子分光
銅酸化物における四葉のクローバー電子状態の発見
銅酸化物のd波超伝導ギャップをRIXSでみる
Hg系銅酸化物の超伝導ギャップの観測
内面は超伝導だが外面は金属の5層銅酸化物のARPES
銅酸化物の電流誘起渦糸形成の可視化
時間分解RIXSによる銅酸化物のパラマグノンと音響プラズモンの観測
Bi2201におけるハーブボゴリュボンの発見
LSCOの熱ホール効果が再現しない問題
La2CuO4の熱ホール効果の存在有無論争
【交代磁性コレクション】
交代磁性は強磁性、反強磁性に次ぐ新しい磁性タイプです。
今年は交代磁性と既存の物性を組み合わせた概念がたくさん提案されました。
興味深かったのは、交代磁性物質が結晶構造の対称性と関連して探索されている現状に対して、交代磁性の実現には結晶構造の対称性は不要であり、アモルファス物質のなどでも実現しうることを提案した本論文です。
Altermagnetism Without Crystal Symmetry
アモルファス交代磁性ってなんだよもう。。。
他の皆様
原子サイト交代磁性の提案
強弾性交代磁性
強弾性交代磁性状態
交代磁性タイプ2マルチフェロイクス
交代磁性体の交代圧電効果
超伝導交代磁性体の永久スピン流
準結晶交代磁性体
拡張s波交代磁性
軌道交代磁性の提案
スピン軌道交代磁性の提案
交代磁性体の非相対論的スピン運動量ロッキング
交代磁性近接効果
Cr系トポカゴメ磁性体における交代磁性スピン密度波
交代磁性ジョセフソン接合、オルタモン
RuO2薄膜交代磁性論争におけるの表面磁性の実証
RuO2は交代磁性か論争続く
圧縮歪がRuO2の交代磁性を安定化させる
MnTeの非交代磁性スピン構造
Cs1-δV2Te2Oにおける隠れた交代磁性
【実験技術の進化】
今年最高の衝撃の1つとも言えるのが、磁場中ARPESの実現です。
Magnetic-field induced momentum-dependent symmetry breaking in CsV3Sb5 revealed by magneto-ARPES
量子物質の電子状態は磁場により大きく変化するため、磁場応答を調べることは有用です。一方で、物質中の電子状態を可視化する有力な手段の1つがARPESです。しかし、電子の運動量を変える磁場とARPESは相性が悪い!その困難を乗り越えて、わずか1.6mTとは実験を実現したこの研究は魅力に溢れています。
他の皆様
量子経路電子干渉計によるディラックトポロジカル状態の位相情報再構築
量子経路電子干渉計によるディラックトポロジカル状態の位相情報再構築
2次元RIXS
時間分解フェムト秒RIXSの提案
RIXSによる微分スピン流の観測
AFMベース位置分解熱伝導測定の提案
時間分解STM&時間分解ポイントコンタクト測定&光ポンプブローブ反射率の同時測定
広域温度範囲の弾性測定セルの開発
空間分解能100nm以下の走査型SQUID顕微鏡
DAC中での点接触アンドレーエフ反射分光法
ボンド分解STM
走査型トンネル分光で分子軌道を観測できるか?
レーザーARPESの運動量測定範囲の拡張
FeSeの磁場中弾性抵抗測定
vdW物質内に材料挟んで物質合成
超高速直接ジュール加熱合成法
走査型熱電顕微鏡によるスキルミオン観測
ホプフィオンの非アーベルエンタングルメントの可視化
極低温広視野NV中心ダイヤモンド磁気顕微鏡
FIBを用いた磁性ワイル半金属Co3Sn2S2の螺旋状加工
【その他面白かったもの】
他にも面白い論文たくさんありました。
ここにまとめて記載します。
★分類むずかしいもの
シリコンにおける巨大軌道ホール効果の発見
フォノン熱ホール効果は格子AB効果
物質波を利用した量子等価原理の検証
絶縁体の熱伝導測定における熱ボトルネック問題の提起
量子ガス顕微鏡による単一原子分解測定を利用したその場温度測定
★最近流行りのAIx物理関連
基盤ニューラルネットワーク量子状態の提案
アテンション機構による強相関電子系の計算
畳み込みトランスフォーマー波動関数 (CTWF) の提案
コルモゴロフ-アーノルド波動関数法
ニューラル・トランスフォーマー・バックフロー法
パリティ重み付き表現
Attentionベース量子状態基盤モデル
有効場ニューラルネットワークの提案
実験データから物理公式を発見するLLMファインマンの開発
自己学習型量子モンテカルロ(SLQMC)法
★強相関電子系
LiV2O4のd電子系重い電子状態の起源の解明
ウテテの奇パリティ準粒子干渉
スキルミオン格子の創発リアクタンス
キャビティ制御超伝導
★バンド構造の価値の再考
アモルファス物質におけるバンド構造記述理論
チャーンバンド無しで生じる量子ホール効果
★天才の発想
磁気輸送測定で超伝導のネマティック応答を調べる際の問題点
組成勾配FeSeTe薄膜を利用した純ネマティック転移の検出
FIB加工による歪勾配を利用したSr2RuO4の歪依存性電子構造のARPES
★RuCl3のすごい結果
FIB加工したRuCl3のカイラルフェルミオンエッジ状態由来の熱ホール効果増大
RuCl3の音響ファラデー効果はフォノンのホール粘性を示す
★超伝導理論
高濃度陽子量子トンネル効果由来超伝導
★鉄系超伝導体
Fe(Te,Se)における半量子渦の観測
KFe2As2のFFLO状態
鉄系SCにおける自発的メゾスコピック歪波
BaK122のTRSB状態における実空間電流ループ由来自発磁化
★創発電子部品
ブロッホトランジスタの実現
シリコン集積回路で実現するスーパーインダクター
ハイパーインダクタンス
トポロジカル電界効果メモリスタ
アンドレーエフオプトエレクトロニクス
空間電荷制限vdWスピントランジスタ
非エルミートチャーンデバイス
菱面体晶系五層グラフェン/六方晶窒化ホウ素モアレデバイス
★ボーズ物性
Ca2RuO4ナノフレークにおけるBoseガラス状態の発見
ショット雑音でみるβ-Taのボーズ液体状態
ボーズ液体おもしろそう。他の物性も気になるね
★おもしろ結晶構造
毘沙門亀甲格子
★気になる概念
強誘電スイッチング半量子化ホール効果
超誘電状態
散逸駆動量子相転移の再検証
Dy2Ti2O7の磁気モノポールをスピンゼーベック効果で見る
漂遊磁場磁気測定法による量子スピンアイスの創発フォトン測定
ランダウアーの原理を超えた情報コストのトレードオフ関係
量子異常ホール系における量子化電荷蓄積現象
量子スピンテンソルホール絶縁体
MOKEによるスピンホール効果測定の問題点
超伝導体におけるヒッグス波のカピッツァ‐ディラック干渉
★トポロジカル物性
SmB6の3次元バンド構造はトポロジカル近藤絶縁体と矛盾する
トポカゴメ超伝導体の磁場誘起密度波状態
トポロジカル絶縁体におけるCallan-Rubakov効果
K2Cr8O16のトポロジカル強磁性金属絶縁体転移
トポロジカル近藤絶縁体SmB6におけるアキシオントンネル効果の発見
MnBi2Te4のアキシオン励起の観測
★ハバード模型を解析可能な模型に帰着させる
運動量混合初貝-甲元模型 (MMHK) がひねりハバード模型の等価性の証明
★時間結晶的なもの
ホーキング時間結晶
時間ガラス
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