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超音波計測を用いた非クラマース二重項基底に由来する強相関量子相の研究

Research Project

Project/Area Number 09J03458
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biophysics/Chemical physics
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

荒木 幸治  新潟大学, 大学院・自然科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2009: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords非クラマース二重項 / 超音波 / 電気四極 / 電気16極子 / 散逸量子系 / PrMg_3 / 電気四極子 / 四極子近藤効果 / 電気十六極子
Research Abstract

Pr化合物のΓ_3二重項は電気四極子O_u,O_vを持ち、PrPb_3に見られるように低温で四極子秩序を示すのが通常である。他方、PrMg_3は大きな比熱係数をもち、低温まで秩序を示さず、これまではΓ_3二重項の電気四極子と伝導電子との結合による四極子近藤状態が実現していると想像されてきた。本研究では、電気四極子を観測できる超音波計測を駆使し、非クラマース二重項Γ_3基底をもつPrMg_3における多極子効果と基底状態の解明を目指した。PrMg_3の純良単結晶をブリッジマン法で育成し超音波実験を進めた。その結果、弾性定数(C_<11>-C_<12>)/2において、Δ/2=28 Kに四極子感受率のみでは説明できない特徴的な極小を観測した。Γ_3二重項(0K)-Γ_4三重項(ΔK)系では、歪みε_vと結合する電気四極子O_vに加えて高次の電気16極子H_vも活性であることに着目し、四極子と16極子を同時に取り入れた多極子感受率で再現できることを明らかにした。この振る舞いは、同様のΓ_3-Γ_4系PrAg_2InとPrPb_3でも見られ、系統的に理解できることを見いだし、電気16極子の効果が本質的に重要であることを明らかにした。さらに、PrMg_3の弾性定数(C_<11>-C_<12>)/2の200mK付近で超音波の周波数に依存した超音波分散を観測した。この現象は、熱活性型の緩和時間を仮定したデバイ分散式で再現でき、非クラマース二重項と格子振動が強く結合したバイブロニック状態による散逸量子系が出現していることを示唆する。熱電能の結果から局在電子と伝導電子の混成が小さいと考えられることから、低温で非クラマース二重項と格子の結合による一重項基底を形成することで、対称性の破れ(相転移)は起きずにエントロピーを放出していくと考えられる。このように従来の伝導電子との結合による重い電子の形成、四極子近藤効果のシナリオとは異なる新しい概念を提示した。

Report

(3 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (45 results)

All 2012 2011 2010 2009 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (32 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Quadrupole Orderings and Rattling Motions of Clathrate Compound Pr_3Pd_<20>Ge_62012

    • Author(s)
      Genki Ano, Mitsuhiro Akatsu, Koji Araki, Kazuo Matsuo, Yoshiaki Tachikawa, Keisuke Mitsumoto, Takashi Yamaguchi, Yuichi Nemoto, Terutaka Goto, Naoya Takeda, Andreas Donni, Hideaki Kitazawa
    • Journal Title

      J.Phys.Soc.Jpn.

      Volume: 81 Issue: 3 Pages: 34710-34710

    • DOI

      10.1143/jpsj.81.034710

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      Koji Araki, Terutaka Goto, Keisuke Mitsumoto, Yuichi Nemoto, Mitsuhiro Akatsu, Hiroyuki S.Suzuki, Hiroshi Tanida, Shigeru Takagi, Shadi Yasin, Sergei Zherlitsyn, Joachim Wosnitza
    • Journal Title

      J.Phys.Soc.Jpn.

      Volume: 81 Issue: 2 Pages: 23710-23710

    • DOI

      10.1143/jpsj.81.023710

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    • Author(s)
      Isao Ishii, Hitoshi Muneshige, Yasuhiko Suetomi, Takahiro K.Fujita, Takahiro Onimaru, Keisuke T.Matsumoto, Toshiro Takabatake, Koji Araki, Mitsuhiro Akatsu, Yuichi Nemoto, Terutaka Goto, Takashi Suzuki
    • Journal Title

      J.Phys.Soc.Jpn.

      Volume: 80 Issue: 9 Pages: 93601-93601

    • DOI

      10.1143/jpsj.80.093601

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      Koji Araki, Yuichi Nemoto, Mitsuhiro Akatsu, Shinya Jyumonji, Terutaka Goto, Hiroyuki S.Suzuki, Hiroshi Tanida, Shigeru Takagi
    • Journal Title

      Phys.Rev.B

      Volume: 84 Issue: 4 Pages: 45110-45110

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      J.Phys.Soc.Jpn.

      Volume: 80 Issue: 7 Pages: 73702-73702

    • DOI

      10.1143/jpsj.80.073702

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      K.Araki, K.Mitsunoto, M.Akatsu, Y.Nemoto, T.Goto, H.S.Suzuki, H.Tanida, S.Takagi, S.Yasin, S.Zherlitsyn, J.Wosnitza
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      J.Phys. : Conf.Ser.

      Volume: 273 Pages: 12002-12002

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      J.Phys.Soc.Jpn.

      Volume: 80 Pages: 43601-43601

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      Volume: 273 Pages: 12002-12002

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      K.Araki, T.Yoshikawa, M.Akatsu, I.Ishii, Y.Nemoto, T.Goto, H.S.Suzuki, H.Tanida, S.Takagi, B.Luthi
    • Journal Title

      Physica B 404

      Pages: 3187-3190

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    • Journal Title

      Physica B 404

      Pages: 3235-3237

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      荒木幸治, 後藤輝孝, 三本啓輔, 根本祐一, 赤津光洋, 鈴木博之, 谷田博司, 高木滋, Shadi Yasin, Sergei Zherlitsyn, Joachim Wosnitza
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      栗原綾佑, 後藤輝孝, 荒木幸治, 三本啓輔, 赤津光洋, 根本祐一, 立松峻一, 佐藤正俊
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  • [Presentation] 希土類化合物Ce_3Pd_<20>Si_6の近藤効果2011

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      新潟大学
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      熊本大学黒髪キャンパス
    • Year and Date
      2009-09-25
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 超音波によるPrMg_3の低温量子相の研究2009

    • Author(s)
      荒木幸治、吉川拓摩、赤津光洋、根本祐一、後藤輝孝、鈴木博之、谷田博司、高木滋
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学黒髪キャンパス
    • Year and Date
      2009-09-25
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 超音波計測によるDyPd_3S_4の多極子秩序の研究2009

    • Author(s)
      吉川拓摩、高橋直紀、荒木幸治、赤津光洋、根本祐一、後藤輝孝、石井勲、綿引正倫、松岡英一、谷垣勝己、小野寺秀也
    • Organizer
      日本物理学会2009年秋季大会
    • Place of Presentation
      熊本大学黒髪キャンパス
    • Year and Date
      2009-09-25
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Electron-Phonon Interaction in Relation to Rattling in Pr_<1-x>La_xOs_4Sb_<12>2009

    • Author(s)
      Y.Nemoto, A.Yamaguchi, S.Goto, K.Araki, I.Ishii, M.Akatsu, N.Takeda, A.Ochiai, T.Goto
    • Organizer
      9^<th> International Conference on Research in High Magnetic Fields
    • Place of Presentation
      Dresden, Germany
    • Year and Date
      2009-07-25
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Remarks] 新潟大学後藤研究室

    • URL

      http://www.sc.niigata-u.ac.jp/goto/

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks] 新潟大学後藤研究室

    • URL

      http://www.sc.niigata-u.ac.jp/goto/

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Remarks] 新潟大学後藤研究室

    • URL

      http://www.sc.niigata-u.ac.jp/goto/

    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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