極低温・高圧力下中性子散乱法の開発とf電子系の磁性と超伝導の相関の研究

• Project/Area Number: 15740206
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 阿曽 尚文 東京大学, 物性研究所, 助手 (40313118)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2003: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 強相関電子系 / ウラン化合物 / 磁性 / 超伝導 / 圧力 / UGe_2 / 中性子散乱 / 極低温 / UGe2 / 5f電子系 / 中性子錯乱 / 多重極限

Research Abstract

UGe_2は圧力下で超伝導と強磁性が共存する。圧力温度相図の中で、強磁性相に内包する形で所謂T_X(P_X)と呼ばれるもうひとつの特性温度が存在する。P_Xを中心とする圧力範囲で超伝導が生ずることから、T_Xの理解によって超伝導に関する知見を得られるものと考えられる。そこで、高圧力下と希釈冷凍機を組み合わせた極端条件下中性子散乱研究によって、UGe_2における超伝導の発現機構に関する知見を得ることを目的とする。本年度の具体的な研究実績は以下の通りである。
(1)UGe_2の強磁性ブラッグピークの精密な温度依存性は、ストーナーモデルによってうまく解析可能であることが分かった。ストーナーモデルによる解析によると、T_X(P_X)以下の領域では、有限のエネルギーをもつストーナーギャップをもつ完全強磁性体であり、重い準粒子バンドが完全に偏極した状態であるとの結論を得た。T_X(P_X)以上の領域では、二通りの解釈を試みている。T_X(P_X)以下のストーナーギャップが壊れてゼロになり重い準粒子バンドが常磁性を示す可能性と、より大きなストーナーギャップをもつ可能性である。これらの結果は各種学会にて発表後、2つの論文として出版された。
(2)超伝導の発現機構として、CDWとSDWが結合したモデルが提唱されており、T_X(P_X)以下の領域でCDWがたつとされている。このため、この超格子反射を捉えるため、初めて圧力下での放射光X線回折実験を行ったが、基本反射に対して1×10^<-4>の強度の精度で、特に新たな反射は見つからなかった。これらは、理論に一定の制限を与える結果であり、現在投稿中である。
(3)UGe_2に加えて、超伝導と反強磁性が共存するCeRhIn_5も中性子散乱研究を開始した。この圧力下中性子散乱研究が出来るように、2.5GPaまで加圧可能なNiCrAl-CuBeの二重圧力セルを開発した。
以上。

Research Products

• [Journal Article] Stoner gap in the superconducting ferromagnet UGe_2 (2006)
  • Author(s): 阿曽尚文 他
  • Journal Title: Physical Review B 73巻・5号
• [Journal Article] Quantum critical point of an itinerant antiferromagnet in a heavy fermion (2006)
  • Author(s): 門脇広明, 阿曽尚文 他
  • Journal Title: Physical Review Letters 96巻・1号
• [Journal Article] Internal Fields Observed by Heavy Itinerant Electrond in the Superconducting Ferromagnet UGe_2 (2005)
  • Author(s): 佐藤憲昭, 阿曽尚文
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan 74巻・10号 Pages: 2870-2871
• [Journal Article] High energy-resolution inelastic neutron experiments on triplet bound state excitations in SrCu_2(BO_3)_2 (2005)
  • Author(s): 阿曽尚文 他
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan 74巻・8号 Pages: 2189-2192
• [Journal Article] Observation of modulated quadrupole structures in PrPb_3 (2005)
  • Author(s): 鬼丸孝博, 阿曽尚文 他
  • Journal Title: Physical Review Letters 94巻・19号
• [Journal Article] 希土類化合物における電気四重極モーメントの変調秩序構造 (2005)
  • Author(s): 鬼丸孝博, 阿曽尚文 他
  • Journal Title: 日本物理学会誌 60巻・10号 Pages: 795-799
  • NAID: 110002245770
• [Journal Article] A uniaxial pressure cell for neutron diffraction investigation and its use in studying single-crystalline Sr_3Ru_2O_7 compound (2005)
  • Author(s): 阿曽尚文 他
  • Journal Title: Journal of Physics : Condensed Matter 17巻・40号
• [Journal Article] Neutron Scattering Study on Magnetism and Superconductivity in UGe2 (2005)
  • Author(s): 阿曽尚文 他
  • Journal Title: Physica B (印刷中)
• [Journal Article] Neutron diffraction study on the antiferroquadrupolar ordering system PrPb_3 in a magnetic field (2005)
  • Author(s): 鬼丸孝博, 阿曽尚文 他
  • Journal Title: Physica B (印刷中)
• [Journal Article] Investigation of the Structure of Single Crystal Sr3Ru2O7 by Neutron and Convergent Beam Electron Diffractions (2004)
  • Author(s): 鬼柳亮嗣, 阿曽尚文 他
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan 73 Pages: 639-642
• [Journal Article] Phonon Anomaly on NaxHfNCl Superconductors with Tc=22 K (2004)
  • Author(s): 社本真一, 阿曽尚文 他
  • Journal Title: Journal of Neutron Research 12 Pages: 295-300
• [Publications] 目時, 阿曽ら: "Higher-order collinear interaction and magnetic excitation in the 5f localized system U_3Pd_<20>Si_6"Journal of Physics : Condensed Matter. 15・28. S1957-S1963 (2003)
• [Publications] 安井, 阿曽ら: "Ferromagnetic Transition of Pyrochlore Compound Yb_2Ti_2O_7"Journal of the Physical Society of Japan. 72・11. 3014-3015 (2003)
• [Publications] 小池, 阿曽ら: "Neutron Scattering Study on Magnetic Order and Magnetic excitations of a Localized Uranium Compound U_3Pd_<20>Si_6"Acta Physica Polonica B. 34・22. 1121-1124 (2003)
• [Publications] Steglich, 阿曽ら: "Recent trends in heavy-fermion physics"Physica B. 329-333. 441-445 (2003)
• [Publications] 石田, 阿曽ら: "Al Knight-shift measurement in the superconducting state of UNi_2Al_3"Physica C. 388-389. 535-536 (2003)