2024年 Nicholas Kurti 科学賞受賞者の Shuqiu Wang 博士へのQ&A

毎年、Nicholas Kurti科学賞の受賞者を発表できることを嬉しく思います。University of Bristolにおいて新設されたVisualizing Quantum Matter Research Labを率いるShuqiu Wang博士に欧州のNicholas Kurti科学賞を授与できることを光栄に思っています。Wang博士のp波トポロジカル超伝導体、希釈冷凍機走査型トンネル顕微鏡の開発、高温超伝導体に関する画期的な研究によって、受賞されました。これらの科学賞は、尊敬される物理学者からなる独立した審査委員会によって授与されることが大きな特徴であり、そのため受賞者は、それぞれの研究コミュニティのリーダーたちによって認められ、選ばれているのです。

彼女の前例のない研究と数多くの業績を読むと、私たちはインスピレーションを感じずにはいられません。特に希釈冷凍機を使ったミリケルビン温度での走査型プローブ顕微鏡は、この技術を開発・応用するために世界中の選ばれた数多くのグループによって行われている「最高峰」の研究でです。物理学を使って物理学を行った尊敬すべき例だと考えています。

私たちはWang博士に、彼女の研究、Nicholas Kurti科学賞受賞の意味、そして彼女の研究の将来について話を聞きました。彼女の研究、ブリストル大学の最新研究室での仕事、過去の出版物については、彼女のウェブサイト「Wang Lab of Quantum Matter」で詳しく知ることができます。

Nicholas Kurti科学賞を受賞した感想を教えて下さい。

Nicholas Kurti科学賞の受賞は大変名誉なことです。私の最も偉大な科学的ヒーローの一人であり、超低温物理学と強磁場のパイオニアであるKurtiの名を冠した賞を受賞することは素晴らしいことです。

私の研究は、ミリケルビン温度と強磁場における原子スケールの創発量子状態を可視化することに重点を置いていますので、科学界の伝説的人物の遺産を引き継ぐことができて光栄に思っています。また、若手科学者の科学的卓越性と革新性を促進し、表彰するこの賞を設立してくださったオックスフォード・インストゥルメンツ社にも大変感謝しています。

新しい研究室を立ち上げながらの受賞は、間違いなく特別な瞬間でした。受賞の知らせを受けたとき、私はクライオスタットを組み立て中で、ボルトとナットを締めていた。この受賞は、私の科学的貢献に対する幅広い評価を補完するものであり、私の装置開発に対する初めての評価です。この賞は、実験物理学の科学的側面と工学的側面の両方を評価するものであり、洗練された装置を開発するための細心の努力と、フロンティア・サイエンスに対する慎重かつ集中的なアプローチが認められたのです。

また、この賞を受賞したことで、私の科学者としてのキャリアの将来的な展望を見据えたときに、特に過去の受賞者たちの偉大な功績に照らして、力が湧いてくるような気がします。

研究についてもう少し詳しく教えてください。

私の研究は以下の3つの研究テーマから成り立っています。：量子顕微鏡の開発、高温超伝導体、固有p波トポロジカル超伝導体です。

まず、最先端の超低振動ラボで希釈冷凍機（オックスフォード・インストゥルメンツ・ナノサイエンスのKelvinox・インサート）の分光イメージング走査トンネル顕微鏡（SI-STM）を開発しました。何もない研究室でゼロから始めた私は、極低温学と熱力学の物理学を使ってクライオスタットの部品を設計しました。最終的に私は、物質の新しい状態を発見するための低温量子顕微鏡を開発しました。

次に、私は銅酸化物高温超伝導体で2つの発見をしました。ひとつは、高温超伝導銅酸化物における軌道秩序相の検出です。これは、単一のCuO2単位胞内の2つの酸素軌道間で電荷移動エネルギー準位が分裂することによって特徴づけられる、長い間待ち望まれていた状態です。第二の発見は、Tc以上の銅酸化物の擬ギャップ相におけるペア密度波の同定です。準粒子干渉を利用し、ペア密度波の状態に関する新しいモデルを開発することで、私は銅酸化物の常伝導状態の擬ギャップ相におけるペア密度波のサインを発見しました。

最後に、非従来型超伝導の専門知識と知識を、固有 p 波トポロジカル超伝導の分野に応用しました。スピン三重項超伝導体UTe2は、最近発見された最もエキサイティングで重要な新量子物質の一つであり、固有トポロジカル超伝導体の候補です。この物質は多くの新しい量子状態を持つ可能性があります。我々の国際研究チームは、重い電子系化合物UTe2において初めてスピン-三重項対密度波を発見しました。次に、トポロジカル超伝導の性質を探求するために、スピン三重項超伝導体へのアンドレーエフ・トンネリングを定量化する新しいモデルを開発しました。

あなたの研究の中で、特に誇りに思っている部分はありますか？

私が特に誇りに思っているのは、新しい量子状態を探索するための新しい量子顕微鏡を開発したことです。現在、量子物質中の多くのエキゾチックな物質状態は未発見のままであり、その主な理由は、検出に必要な特殊な装置がないためです。このような特殊な装置と技術を開発することで、私は複雑な量子物質内部の電子とその量子力学的過程の相互作用を直接可視化することができます。私のアプローチは、市販のSTMでは検出不可能な新しい量子状態を発見することを可能にしました。

次の研究テーマについて教えて下さい。

私は現在、ブリストル大学に新しいVisualizing Quantum Matter Research Labを設立し、そこに顕微鏡を設置しているところです。私の科学的目標は、2つの主要な研究テーマに焦点を当て、STMを使ってそれらの量子状態を原子スケールで検出することです。最初の研究テーマは、重いフェルミオンのような非従来型超伝導体における固有のトポロジカル超伝導を探索することです。私たちは、トポロジカル超伝導体候補の量子状態を低温かつ原子スケールで可視化するための新しいSTM技術を開発し、採用する予定です。

第二の分野は、強相関系における非従来型超伝導の競合状態と微視的メカニズムを理解することです。これらの強相関超伝導体では多くの興味深い量子状態が見つかっていますが、これらの系における基本的な量子メカニズムはまだ完全には理解されていません。この科学的課題に取り組むため、我々は分光イメージングを用いて量子状態の相互作用を調べ、これらの複雑な化合物における電子相関の解読を目指します。

最後にコメントを頂けますか？

研究は、ジェットコースターに乗っているような楽しさとやりがいがあります。リスクが高く、忍耐力、粘り強さ、そして勇気が要求されます。幸いなことに、私はこの旅を通して多くの優秀な科学者たちと仕事をする機会に恵まれ、彼らから多くのことを学びました。彼らの指導とチームワークはかけがえのないものでした。

Dr Shuqiu Wang

Nicholas Kurti Science Prize 2024 Winner

"また、この賞を受賞したことで、私の科学者としてのキャリアの将来的な展望を見据えたときに、特に過去の受賞者たちの偉大な功績に照らして、力が湧いてくるような気がします。"

"私は、最先端の超低振動研究所で希釈冷凍機（オックスフォード・インストゥルメンツ・ナノサイエンスのKelvinoxインサート）を用いて分光イメージング走査トンネル顕微鏡（SI-STM）を開発しました。"

"特に、新しい量子状態を探索するための新しい量子顕微鏡を開発したことを誇りに思っています。"

"研究は、ジェットコースターに乗っているような楽しさとやりがいがあります。リスクが高く、忍耐力、粘り強さ、勇気が要求されます。"