Experimental technique for the low-temperature magnetization measurements with a precise tuning of he field direction and its application to strongly correlated systems with strong anisotropy

• Project/Area Number: 15H03682
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Sakakibara Toshiro 東京大学, 物性研究所, 教授 (70162287)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): KITTAKA Shunichiro 東京大学, 物性研究所, 助教 (80579805)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000); Fiscal Year 2017: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2016: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2015: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
• Keywords: 極低温磁化測定 / フラストレート系 / 強相関電子系 / 磁性 / 相転移 / 低温物性 / 超伝導

Outline of Final Research Achievements

Experimental technique for the low-temperature magnetization measurements with a fine tuning of the field orientation has been developed. Using this technique, we studied a field-induced quantum phase transition of the itinerant Ising ferromagnet URhGe and obtained the detailed structure of the wing phase diagram below the tricritical point. We also examined the liquid-gas transition of spin ice Dy2Ti2O7 in a magnetic field by precisely tuning the field direction along the [111] axis. We confirmed that the first-order transition occurring near 0.9T has an intrinsic width of about 0.5T even at very low temperatures. The results suggest the presence of some spatial structure in the monopole crystallization transition.

Research Products

• [Journal Article] Randomness-induced quantum spin liquid on honeycomb lattice (2017)
  • Author(s): H. Yamaguchi, M. Okada, Y. Kono, S. Kittaka, T. Sakakibara, T. Okabe, Y. Iwasaki, and Y. Hosokoshi
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 7 Issue: 1
  • DOI: 10.1038/s41598-017-16431-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Three-dimensional Bose-Einstein condensation in the spin-12ferromagnetic-leg ladder 3-Br-4-F-V (2017)
  • Author(s): Y. Kono, H. Yamaguchi, Y. Hosokoshi, and T. Sakakibara
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 96 Issue: 10
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.104439
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Wing structure in the phase diagram of the Ising ferromagnet URhGe close to its tricritical point investigated by angle-resolved magnetization measurements (Editors' suggestion) (2017)
  • Author(s): S. Nakamura, T. Sakakibara, Y. Shimzu, S. Kittaka, Y. Kono, Y. Haga, J. Pospisil, and E. Yamamoto.
  • Journal Title: Physical review B Volume: 96 Issue: 9 Pages: 0944111-9
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.094411
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Magnetic properties of the S = 1/2 honeycomb lattice antiferromagnet 2-Cl-3,6-F2-V (2017)
  • Author(s): Toshiki Okabe, Hironori Yamaguchi, Shunichiro Kittaka, Toshiro Sakakibara, Toshio Ono, and Yuko Hosokoshi
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 95(7) Issue: 7
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.075120
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Thermodynamic Investigation of Metamagnetic Transitions and Partial Disorder in the Quasi-Kagome Kondo Lattice CePdAl (2017)
  • Author(s): K. Mochidzuki, Y. Shimizu, A. Kondo, S. Nakamura, S. Kittaka, Y. Kono, T. Sakakibara, Y. Ikeda, Y. Isikawa, and K. Kindo
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 85 Issue: 3 Pages: 034709-034709
  • DOI: 10.7566/jpsj.86.034709
  • NAID: 40021129785
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Thermodynamic study of gap structure and pair-breaking effect by magnetic field in the heavy-fermion superconductor CeCu2Si2 (2016)
  • Author(s): S. Kittaka, Y. Aoki, Y. Shimura, T. Sakakibara, S. Seiro, C. Geibel, F. Steglich, Y. Tsutsumi, H. Ikeda, and K. Machida
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 94 Issue: 5 Pages: 054514-054514
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.054514
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Evidence for chiral d-wave superconductivity in URu2Si2 from the field-angle variation of its specific heat (2016)
  • Author(s): Shunichiro Kittaka, Yusei Shimizu, Toshiro Sakakibara, Yoshinori Haga, Etsuji Yamamoto, Yoshichika Onuki, Yasumasa Tsutsumi, Takuya Nomoto, Hiroaki Ikeda, and Kazushige Machida
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 85 Issue: 3 Pages: 033704-033704
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.033704
  • NAID: 210000133846
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Unconventional S=2 alternating chain realized by a metal-radical hybrid-spin approach (2016)
  • Author(s): H. Yamaguchi, Y. Shinpuku, Y. Kono, S. Kittaka, T. Sakakibara, M. Hagiwara, T. Kawakami, K. Iwase, T. Ono, and Y. Hosokoshi
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 93 Issue: 11
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.115145
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quadrupole order in the frustrated pyrochlore magnet Tb2Ti2O7 (2016)
  • Author(s): H. Takatsu, T. Taniguchi S. Kittaka, T. Sakakibara, H. Kadowaki
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 683 Pages: 012022-012022
  • DOI: 10.1088/1742-6596/683/1/012022
  • NAID: 120006958102
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Low temperature magnetic properties of a new quasi-one-dimensional organic magnet α-2-Cl-4-F-V (2015)
  • Author(s): Y. Kono, S. Kittaka, T. Sakakibara, H. Yamaguchi, and Y. Hosokoshi
  • Journal Title: Phys. Procedia Volume: 75 Pages: 679-686
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2015.12.088
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Pauli-limited superconductivity and antiferromagnetism in the heavy-fermion compound CeCo(In1-xZnx)5 (2015)
  • Author(s): M. Yokoyama, H. Mashiko, R. Otaka, Y. Sakon, K. Fujimura, K. Tenya, A. Kondo, K. Kindo, Y. Ikeda, H. Yoshizawa, Y. Shimizu, Y. Kono, and T. Sakakibara
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 92 Issue: 18
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.184509
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Experimental Realization of a Quantum Pentagonal Lattice (2015)
  • Author(s): H. Yamaguchi, T. Okubo, S. Kittaka, T. Sakakibara, K. Araki, K. Iwase, N. Amaya, T. Ono, and Y. Hosokoshi
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 5 Issue: 1
  • DOI: 10.1038/srep15327
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Observation of a New Ordered Phase in the Kondo Semiconductor CeOs4Sb12 (2015)
  • Author(s): Takashi Tayama, Waki Ohmachi, Mitsunobu Wansawa, Daishirou Yutani, Toshiro Sakakibara, Hitoshi Sugawara, and Hideyuki Sato
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 84 Issue: 10 Pages: 104701-104701
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.104701
  • NAID: 210000133699
  • Peer Reviewed
• [Presentation] スピン1/2有機フェロレッグラダー3-Cl-4-F-Vの量子臨界性 (2018)
  • Author(s): 河野洋平, 山口博則, 細越裕子, 榊原俊郎
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] 極低温で磁化を測る 磁場誘起の量子相転移への応用 (2018)
  • Author(s): 榊原俊郎
  • Organizer: 日本物理学会第73回年次大会
• [Presentation] NMRと磁化測定によるPrTi2Al20の磁場誘起強四極子転移の観測 (2017)
  • Author(s): 谷口貴紀, 武田晃, 瀧川仁, 中村翔太, 榊原俊郎, 辻本真規, 酒井明人, 中辻知
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府・豊中市）
  • Year and Date: 2017-03-19
• [Presentation] トリリウム格子反強磁性体EuPtSiの低温磁化 (2017)
  • Author(s): 榊原俊郎, 中村翔太, 安次富洋介, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府・豊中市）
  • Year and Date: 2017-03-18
• [Presentation] CeCo1-xNixIn5における非フェルミ液体異常 (2017)
  • Author(s): 鈴木康平, 大高凌, 益子寛明, 横山淳, 天谷健一, 中村翔太, 榊原俊郎, 清水悠晴, 仲村愛, 青木大
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府・豊中市）
  • Year and Date: 2017-03-18
• [Presentation] URhGeの磁化困難軸方向近傍の極低温磁化測定 (2017)
  • Author(s): 中村翔太, 河野洋平, 橘高俊一郎, 榊原俊郎, 清水悠晴, 芳賀芳範, Ji Posp il, 山本悦嗣
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府・豊中市）
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] CeCo(In1-xZnx)5の低温高磁場相 (2017)
  • Author(s): 横山淳, 益子寛明, 大高凌, 天谷健一, 近藤晃弘, 金道浩一, 中村翔太, 榊原俊郎, 清水悠晴, 仲村愛, 青木大
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府・豊中市）
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] S=1/2一次元フラストレート鎖をもつNaCuMoO4(OD)の低温における磁化測定 (2017)
  • Author(s): 浅井晋一郎, 尾山拓彌, 林田翔平, 左右田稔, 那波和宏, 榊原俊郎, 廣井善二, 益田隆嗣
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府・豊中市）
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] ニトロニルニトロキシドラジカルを用いたS=1/2二本足梯子型磁気格子の構築 (2017)
  • Author(s): 奥田恭平, 菊地健太郎, 山口博則, 小野俊雄, 天谷直樹, 木原工, 野尻浩之, 河野洋平, 榊原俊郎, 細越裕子
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府・豊中市）
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] 反強磁性ハニカム格子磁性体2-Cl-3,6-F2-Vの低温物性II (2017)
  • Author(s): 岡部俊輝, 山口博則, 小野俊雄, 細越裕子, 橘高俊一郎, 榊原俊郎
  • Organizer: 日本物理学会 第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス（大阪府・豊中市）
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] 強磁性超伝導体UCoGeにおける極低温磁場回転比熱測定 (2017)
  • Author(s): 中村翔太, 橘高俊一郎, 清水悠晴, 河野洋平, 榊原俊郎, 青木大, 仲村愛, 本多史憲, Jacques FlouquetB
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
• [Presentation] スピン1/2有機フェロレッグラダー物質の磁気熱量効果測定 (2017)
  • Author(s): 河野洋平, 橘高俊一郎, 山口博則, 細越裕子, 榊原俊郎
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
• [Presentation] トリリウム格子磁性体EuPtSiの極低温磁化の方向依存性 (2017)
  • Author(s): 中村翔太, 榊原俊郎, 安次富洋介, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
• [Presentation] CeCo(In1-xZnx)5における低温高磁場相と非フェルミ液体異常 (2016)
  • Author(s): 益子寛明, 横山淳, 天谷健一, 近藤晃弘, 金道浩一, 中村翔太, 河野洋平, 清水悠晴, 榊原俊郎
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス（石川県・金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-15
• [Presentation] スピン1/2有機フェロレッグラダー3-I-Vの磁場誘起量子臨界現象 (2016)
  • Author(s): 河野洋平, 山口博則, 細越裕子, 榊原俊郎
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス（石川県・金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] 重い電子系超伝導体UPd2Al3における極低温精密磁化測定 (2016)
  • Author(s): 清水悠晴, 橘高俊一郎, 河野洋平, 中村翔太, 榊原俊郎, 青木大
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス（石川県・金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] 重い電子系化合物UBe13の超伝導・非フェルミ液体状態における極低温精密磁化測定 (2016)
  • Author(s): 清水悠晴, 河野洋平, 橘高俊一郎, 芳賀芳範, 山本悦嗣, 網塚浩, 榊原俊郎
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス（石川県・金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] URhGeの磁化困難軸方向の極低温磁化測定 (2016)
  • Author(s): 中村翔太, 河野洋平, 橘高俊一郎, 榊原俊郎, 清水悠晴, 芳賀芳範, Ji Posp il, 山本悦嗣
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス（石川県・金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] NMRと極低温磁化測定からみたPrTi2Al20の強四極子転移 (2016)
  • Author(s): 谷口貴紀, 吉田誠, 武田晃, 瀧川仁, 中村翔太, 榊原俊郎, 辻本真規, 酒井明人, 松本洋介, 中辻知
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学角間キャンパス（石川県・金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] スピン1/2有機フェロレッグラダー物質の磁場誘起量子臨界現象 (2016)
  • Author(s): 河野洋平, 橘高俊一郎, 山口博則, 細越裕子, 榊原俊郎
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学泉キャンパス（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] 重い電子系反強磁性体YbNi2Si2の単結晶育成と磁性 (2016)
  • Author(s): 松本裕司, 中村友紀, 大原繁男, 芳賀芳範, Zachary Fisk, 河野洋平, 中村翔太, 橘高俊一郎, 榊原俊郎
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学泉キャンパス（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] UCoGeの容易軸方向磁場下における磁化と比熱の測定 (2016)
  • Author(s): 中村翔太, 河野洋平, 清水悠晴, 橘高俊一郎, 榊原俊郎, 青木大, 仲村愛, 本多史憲, Jacques Flouquet
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学泉キャンパス（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-20
• [Presentation] 重い電子系超伝導体Ce(Co1-xNix)In5の低温物性 (2016)
  • Author(s): 大高凌, 横山淳, 益子寛明, 天谷健一, 河野洋平, 清水悠晴, 池田陽一, 吉澤英樹, 榊原俊郎
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学泉キャンパス（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-20
• [Presentation] CuO2リボン鎖を持つA2Cu2Mo3O12 (A=Rb, Cs)の磁気的挙動と磁気構造 (2016)
  • Author(s): 藤村明央, 安井幸夫, 河野洋平, 橘高俊一郎, 榊原俊郎, 井川直樹, 松川健, 吉田幸彦, 星川晃範, 石垣徹
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学泉キャンパス（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 反強磁性ハニカム格子磁性体2-Cl-3,6-F2-Vの低温物性 (2016)
  • Author(s): 岡部俊輝, 山口博則, 小野俊雄, 細越裕子, 橘高俊一郎, 榊原俊郎
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学泉キャンパス（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 量子スピンアイス系Yb2Ti2O7の磁気特性 (2016)
  • Author(s): 濱地紀彰, 安井幸夫, 河野洋平, 橘高俊一郎, 榊原俊郎
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学泉キャンパス（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 充填スクッテルダイトCeOs4Sb12の低温磁化・磁歪測定 (2015)
  • Author(s): 田山孝, 大町和生, 椀澤光伸, 湯谷大志郎, 榊原俊郎, 菅原仁, 佐藤英行
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-19
• [Presentation] 単結晶Biの極低温磁化測定 (2015)
  • Author(s): 中村翔太, 河野洋平, 橘高俊一郎, 榊原俊郎, Kamran Behnia
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-18
• [Presentation] 重い電子系超伝導体CeCo(In1-xZnx)5の温度-磁場相図 (2015)
  • Author(s): 益子寛明, 横山淳, 佐近優美, 天谷健一, 近藤晃弘, 金道浩一, 河野洋平, 清水悠晴, 榊原俊郎
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-17
• [Presentation] CeCoIn5のZn置換系における磁場誘起非フェルミ液体異常 (2015)
  • Author(s): 大高凌, 横山淳, 佐近優美, 天谷健一, 池田陽一, 吉澤英樹, 河野洋平, 清水悠晴, 榊原俊郎
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-17
• [Presentation] 六方晶R2Pt6Ga15(R：希土類元素)の磁性 (2015)
  • Author(s): 植田拓也, 松本裕司, 大原繁男, 河野洋平, 中村翔太, 橘高俊一郎, 榊原俊郎
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-17
• [Presentation] フェルダジルラジカル系物質を用いた強磁性鎖からなるスピンラダーの量子臨界性の研究 (2015)
  • Author(s): 河野洋平, 橘高俊一郎, 榊原俊郎, 山口博則, 細越裕子
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] フェルダジルラジカルを用いた新規金属錯体の低温物性 (2015)
  • Author(s): 岡田将孝, 山口博則, 小野俊雄, 河野洋平, 橘高俊一郎, 榊原俊郎, 細越裕子
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学千里山キャンパス（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2015-09-16