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Pr内包カゴ状金属間化合物における新規物性の発現

公募研究

研究領域重い電子系の形成と秩序化
研究課題/領域番号 21102516
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関広島大学

研究代表者

鬼丸 孝博  広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (50444708)

研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2010年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2009年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワードカゴ状金属間化合物 / 超伝導 / 四極子秩序 / 構造相転移 / 多極子秩序
研究概要

近年,カゴ状結晶構造をもつ化合物において,特異な超伝導状態や多彩な多極子物性,カゴ中の原子のラットリング振動などの,磁性とフォノン物性が融合した現象が注目されている。本研究では,4f電子を2個もつPrイオンを含む立方晶化合物PrT_2Zn_<20>(T:遷移金属)の単結晶試料を作製し,超伝導や構造相転移,重い電子状態について明らかにしてきた。本年度は,PrT_2Zn_<20>の4f電子に起因する磁性の解明や新規単結晶の育成などの研究を行った。PrRu_2Zn_<20>は138Kで構造相転移を起こすが,PrIr_2Zn_<20>は構造相転移を起こさない。そのため,PrIr_2Zn_<20>は2K以下の低温まで立方対称を維持しており,縮重度の高い結晶場基底状態が期待される。そこで,単結晶を用いたマクロ物性測定を行った。比熱でみられるショットキー異常や磁化の異方性から,PrIr_2Zn_<20>の結晶場基底状態は非磁性のΓ_3二重項であることを確定した。さらに,0.11KでΓ_3二重項に起因する相転移を見出した。温度-磁場相図が異方的であり,また転移温度が磁場とともに上昇することから,この相転移は4f電子の電気四極子が交替的に空間整列する反強四極子秩序であることが分かった。PrIr_2Zn_<20>は0.05K以下で超伝導を示すので,四極子秩序と超伝導が共存するはじめての系である。四極子自由度と超伝導の相関が示唆され,四極子揺らぎを媒介とした超伝導対形成の可能性がある,現在,物性測定グループに試料を提供しており,微視的手法による物性解明が進められている。また,新たにPrRh_2Zn_<20>の単結晶を育成し,Γ_3二重項が結晶場基底状態であることを確認した。これまであまり明らかにされていない非磁性自由度に起因する多彩な物性を研究するのに,PrT_2Zn_<20>が最適な系であることを確立した。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (14件)

  • [雑誌論文] New Phase Diagram of PrPb_3 in [100] Magnetic Field Direction2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Sato, H.Morodomi, K.Ienaga, Y.Inagaki, T.Kawae, H.S.Suzuki, T.Onimaru
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 79

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interplay between thermoelectric and structural properties of type-I clathrate K_8Ga_8Sn_<38> single crystals2010

    • 著者名/発表者名
      T.Tanaka, T.Onimaru, K.Suekuni, S.Mano, H.Fukuoka, S.Yamanaka, T.Takabatake
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 81

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pr化合物における非磁性基底状態が創出する多彩な低温物性2010

    • 著者名/発表者名
      鬼丸孝博
    • 雑誌名

      日本中性子科学会"波紋"

      巻: 200 ページ: 231-236

    • NAID

      130007516731

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] Superconductivity and Structural Phase Transitions in Caged Compounds RT_2Zn_<20>(R=La, Pr, T=Ru, Ir)2010

    • 著者名/発表者名
      T.Onimaru, K.T.Matsumoto, Y.F.Inoue, K.Umeo, Y.Saiga, Y.Matsushita, R.Tamura, K.Nishimoto, I.Ishii, T.Suzuki, T.Takabatake
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 79

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiple Ferromagnetic Structures in an Off-Center Rattling System Eu_8Ga_<16>Ge_<30>2010

    • 著者名/発表者名
      T.Onimaru, S.Yamamoto, M.A.Avila, K.Suekuni T.Takabatake
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 200

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-Temperature Magnetization of PrMg_3 with a Γ_3 non-Kramers Doublet Ground State2010

    • 著者名/発表者名
      T.Sakakibara, T.Morie, H.S.Suzuki, H.Tanida, S.Takagi T.Onimaru
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 200

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sinusoidally Modulated Magnetic Structure of a Kondo Lattice Compound CePd_5Al_22010

    • 著者名/発表者名
      Y.F.Inoue, T.Onimaru, A.Ishida, T.Takabatake, Y.Oohara, T.J.Sato, D.T.Adroja, A.D.Hillier, E.A.Goremychkin
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 200

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic properties of RPd_5Al_2(R=Y, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd)2009

    • 著者名/発表者名
      R.A.Ribeiro, Y.F.Inoue, T.Onimaru, M.A.Avila, K.Shigetoh, T.Takabatake
    • 雑誌名

      Physica B-Condensed Matter 404

      ページ: 2946-2948

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] カゴ状化合物PiT_2Zn_<20>(T=Ru., Rh, Ir)の非磁性基底二重項2011

    • 著者名/発表者名
      鬼丸孝博、松本圭介、長澤直裕、梅尾和則、高畠敏郎、榊原俊郎
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学(学会は中止されたが講演は成立)
    • 年月日
      2011-03-28
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 希土類内包カゴ状化合物PrT_2Zn_<20>(T=Ru, Ir)の超伝導と多極子相互作用2010

    • 著者名/発表者名
      鬼丸孝博
    • 学会等名
      凝縮系科学の最前線 第4回物性科学領域横断研究会(7領域合同研究会)
    • 発表場所
      東京大学武田ホール
    • 年月日
      2010-11-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 強磁性クラスレートEu_8Ga_<16>Ge_<30>ならびにSi置換系におけるXMCD2010

    • 著者名/発表者名
      鬼丸孝博
    • 学会等名
      磁性分光研究会"X線分光学による物質科学へのアプローチ"
    • 発表場所
      京都大学化学研究所
    • 年月日
      2010-11-05
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] カゴ状化合物PrIr_2Zn_<20>の非磁性結晶場基底状態2010

    • 著者名/発表者名
      鬼丸孝博, 松本圭介, 梅尾和則, 高畠敏郎, 榊原俊郎
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-23
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Transport and Magnetic Properties of Caged Compounds PrT_2Zn_<20> (T=Ru, Ir)2010

    • 著者名/発表者名
      T.Onimaru
    • 学会等名
      International Conference on Heavy Electrons (ICHE2010)
    • 発表場所
      Tokyo Metropolitan University
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] カゴ状物質PiT_2Zn_<20>(T=Ru,Ir)の相転移と超伝導2010

    • 著者名/発表者名
      鬼丸孝博
    • 学会等名
      新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」ワークショップ~希薄f電子格子系の新しい秩序~
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      2010-08-02
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Superconductivity, Heavy-fermion Behavior, and Structural Phase Transitions in Caged Compounds RT_2Zn_<20> (R=La, Pr, T=Ru, Ir)2010

    • 著者名/発表者名
      T.Onimaru, K.T.Matsumoto, Y.F.Inoue, K.Umeo, Y.Saiga, Y.Matsushita, R.Tamura, K.Nishimoto, I.Ishii, T.Suzuki, T.Takabatake
    • 学会等名
      Strongly Correlated Electron Systems-SCES2010
    • 発表場所
      Santa Fe, USA
    • 年月日
      2010-06-30
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] カゴ状物質RRu_2Zn_<20>(R=La, Pr)の結晶構造と相転移2010

    • 著者名/発表者名
      鬼丸孝博, 松本圭介, 井上幸大, 梅尾和則, 才賀裕太, 高畠敏郎, 松下能孝, 田村隆治, 西本一恵
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2010-03-23
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Non-magnetic Ground State of a Pr-based Caged Compound PrRu_2Zn_<20>2010

    • 著者名/発表者名
      鬼丸孝博
    • 学会等名
      March Meeting of the American Physical Society
    • 発表場所
      Portland Convention Center, Portland, USA
    • 年月日
      2010-03-18
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 希土類化合物における非整合多極子秩序2009

    • 著者名/発表者名
      鬼丸孝博
    • 学会等名
      第9回中性子科学会年会
    • 発表場所
      いばらき量子ビーム研究センター,茨城県那珂郡東海村
    • 年月日
      2009-12-09
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Stabilization of Ferromagnetism in an Off-Center Rattling System Eu_8Ga_<16>Ge_<30> by Si Substitution2009

    • 著者名/発表者名
      鬼丸孝博
    • 学会等名
      The 4th Hiroshima Workshop on Sustainable Materials Science
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2009-11-13
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 希土類内包クラスレートの磁性2009

    • 著者名/発表者名
      鬼丸孝博
    • 学会等名
      磁性分光研究会~X線分光学による物質科学へのアプローチ~
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2009-11-06
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] カゴ状物質PrT_2Zn_<20>(T=Ru, Rh)の小さな結晶場効果と磁気的性質2009

    • 著者名/発表者名
      鬼丸孝博, 松本圭介, 井上幸大, 才賀裕太, 高畠敏郎
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2009-09-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic Properties of Rare-earth Compounds with a Caged Structure2009

    • 著者名/発表者名
      鬼丸孝博
    • 学会等名
      International Symposium for Young Scientists on Physics of Strongly Correlated Electrons
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2009-08-26
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2018-03-28  

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