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Clarification of the relationship between unconventional superconductivity and antiferromagnetic quantum critical points by the measurement of the coefficient of volume thermal expansion

Research Project

Project/Area Number 18K03508
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
Research InstitutionUniversity of Toyama

Principal Investigator

TAYAMA Takashi  富山大学, 学術研究部理学系, 准教授 (20334344)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords異方的超伝導 / 量子臨界点 / 体膨張係数 / 体積磁歪係数 / DC磁化 / 置換効果 / 断熱消磁冷却 / 非従来型超伝導 / 反強磁性秩序
Outline of Final Research Achievements

The thermal expansion coefficient and DC magnetization of Zn-substituted CeCoIn5 were precisely measured, and the temperature-pressure phase diagram in the negative pressure region was investigated. From the results, the position of the antiferromagnetic quantum critical point of CeCoIn5 under ambient pressure was determined, and the relationship between superconductivity and the antiferromagnetic quantum critical point was discussed. As a result, the possibility of the existence of two antiferromagnetic quantum critical points in CeCoIn5, one near zero field and the other near the upper critical field, is suggested. In other words, the antiferromagnetic quantum critical point near zero field is closely related to the mechanism of superconductivity, and the antiferromagnetic quantum critical point near the upper critical field may be closely related to the origin of the high-field superconducting phase, so-called Q phase.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

非従来型超伝導の発現機構はいまだ解明されておらず、固体物理学において最も重要な研究課題の一つとなっている。特に非従来型超伝導の量子臨界点の場所の特定は大きな課題となっているが、量子臨界点の場所は超伝導の発現によって隠れてしまうため正確な位置を特定するのが難しい。本研究はCeCoIn5の体膨張係数とDC磁化の精密測定により超伝導相内の短距離的な反強磁性相関を捉え、反強磁性量子臨界点の場所を探ったものである。この研究手法はCeCoIn5だけでなく他の強相関電子系の異方的超伝導体の研究にも用いることができることから、非従来型超伝導の研究全般に貢献できる可能性がある。

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] Magnetization and thermal expansion measurements on the Ising magnet SmPt2Si2: Potential coexistence of spin glass and antiferromagnetic states2021

    • Author(s)
      Tayama Takashi、Matsuda Tatsuma D.、Higashinaka Ryuji、Aoki Yuji
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 104 Issue: 17

    • DOI

      10.1103/physrevb.104.174418

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Possible antiferroquadrupolar order in the Kondo semiconductor CeOs4Sb122021

    • Author(s)
      Tayama Takashi、Kani Yusuke、Imai Momota、Kanai Yuta、Sugawara Hitoshi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 104 Issue: 19

    • DOI

      10.1103/physrevb.104.195144

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 磁場角度分解磁歪測定におけるCeCoSiの常磁性状態の異常2021

    • Author(s)
      伊藤幹人, 蟹雄介, 今井桃汰, 田山孝, 松本裕司, 谷田博司
    • Organizer
      日本物理学会 2021年秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 磁気トルク測定によるCeOs4Sb12の秩序状態の研究2021

    • Author(s)
      今井桃汰, 金井悠太, 蟹雄介, 伊藤幹人, 菅原仁A, 田山孝
    • Organizer
      日本物理学会 2021年秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 重い電子系超伝導体 Ce1-xNdxCoIn5の極低温磁化測定2021

    • Author(s)
      蟹雄介, 小島隆司, 松本裕司, 田山孝
    • Organizer
      日本物理学会 第76回年次大会(2021年)
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 重い電子系超伝導体Ce1-xNdxCoIn5の精密熱膨張・磁歪測定2020

    • Author(s)
      蟹雄介, 小島隆志, 松本裕司, 田山孝
    • Organizer
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] CeCo(In1-xZnx)5のZn濃度-温度-磁場相図2020

    • Author(s)
      長谷川奈那, 田山孝, 横山淳
    • Organizer
      日本物理学会 2020年秋季大会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] キャパシタンス式ファラデー法磁化測定によるCeCoSiの逐次相転移の研究2020

    • Author(s)
      小島隆志, 國吉洋泰, 蟹雄介, 松本裕司, 谷田博司, 田山孝
    • Organizer
      日本物理学会 2020年秋季大会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 熱膨張測定による CeCoSi の常圧下における逐次相転移の磁気異方性2020

    • Author(s)
      小島隆志,國吉洋泰,蟹雄介,松本裕司,谷田博司 A,田山孝
    • Organizer
      2020年度日本物理学会北陸支部 定例学術講演会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] CeCoIn5 の Nd 置換系における精密熱膨張・磁歪測定2020

    • Author(s)
      蟹雄介,小島隆志,松本裕司,田山孝
    • Organizer
      2020年度日本物理学会北陸支部 定例学術講演会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] CeCo(In1-xZnx)5 の精密磁化・熱膨張・磁歪測定 による熱力学的考察2020

    • Author(s)
      長谷川奈那,田山孝,横山淳
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会(2020年)
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 熱膨張測定によるCeCoSiの逐次相転移の研究2020

    • Author(s)
      小島 隆志, 蟹雄介,田山 孝,谷田博司
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会(2020年)
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 熱膨張測定による CeCoSi の逐次相転移の研究2019

    • Author(s)
      小島隆志, 田山孝, 谷田博司
    • Organizer
      2019年度 日本物理学会北陸支部 定例学術講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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