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Study of electronic structure in heavy fermion Ce compounds through Compton scattering experiment

Research Project

Project/Area Number 18K03523
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 Hyogo

Principal Investigator

Koizumi Akihisa  兵庫県立大学, 理学研究科, 准教授 (00244682)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Keywords重い電子系 / セリウム化合物 / 超伝導 / 反強磁性揺らぎ / 放射光 / コンプトン散乱 / フェルミ面 / 運動量密度分布 / 重い電子 / 電子運動量密度 / 電子占有数密度 / 重い電子化合物 / コンプトン散乱測定 / 電子構造
Outline of Final Research Achievements

We have obtained two-dimensional electron occupation number densities through a reconstruction analysis of high-resolution Compton profiles measured with high-energy synchrotron radiation X-rays in heavy fermion systems CeIn3 and CeTIn5 (T=Co and Rh) to reveal the change in electronic structure associated with the transition of f-electron between itinerant and localized states, between magnetic and non-magnetic states, and between non-Fermi liquid and superconducting states.
Specifically, in CeIn3, we have observed the change in electronic structure between itinerant and localized states and between magnetic and non-magnetic states. Particularly, in CeCoIn5, we have successfully observed the electronic structures related to the antiferromagnetic fluctuations in non-Fermi liquid and the superconducting state to arise after that.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

物性研究において重要な情報であるフェルミ面構造は、従来、ドハース・ファンアルフェン効果や光電子分光の測定で調べられてきた。これらの手法の有効性は良く知られているが、その一方で、温度や磁場の有無、試料の純度や表面状態など、測定条件については制約があり、また、得られる結果も、フェルミ面の一部や表面状態を反映した情報である。
本研究で、コンプトン散乱実験により得られたCeIn3やCeCoIn5の電子占有数密度は、f電子の遍歴・局在状態や反強磁性状態、超伝導状態におけるバルクのフェルミ面構造を反映しており、温度や試料状態についての制約を受けることなく観測可能であることを示した例として意義がある。

Report

(7 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Visualizing the Kondo lattice crossover in YbRh2Si2 with Compton scattering2021

    • Author(s)
      M. Guttler, K. Kummer, K. Kliemt, C. Krellner, S. Seiro, C. Geibel, C. Laubschat, Y. Kubo, Y. Sakurai, D. V. Vyalikh, and A. Koizumi
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 103 Issue: 11

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.115126

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Change of Electronic Structure Associated with Hidden Order Transition in URu2Si2 Studied by Compton Scattering Experiment2020

    • Author(s)
      Akihisa KOIZUMI, Gaku MOTOYAMA, Yasunori KUBO, Tomoo YAMAMURA ,and Yoshiharu SAKURAI
    • Journal Title

      JPS Conf. Proc.

      Volume: 30

    • DOI

      10.7566/jpscp.30.011170

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Electronic Structure in Heavy Fermion Compound UPd2Al3 through Directional Compton Profile Measurement2019

    • Author(s)
      Akihisa Koizumi, Yasunori Kubo, Etsuji Yamamoto, Yoshinori Haga, and Yoshiharu Sakurai
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 88 Issue: 3 Pages: 034714-034714

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.034714

    • NAID

      210000135141

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] How the Electronic Structure in URu2Si2 Changes with Temperature: A High-Resolution Compton Scattering Study2018

    • Author(s)
      Akihisa Koizumi, Yasunori Kubo, Gaku Motoyama, Tomoo Yamamura, and Yoshiharu Sakurai
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 87 Issue: 6 Pages: 064703-064703

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.064703

    • NAID

      210000134867

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Review, 高分解能コンプトン散乱および 磁気コンプトン散乱を用いた研究2023

    • Author(s)
      小泉昭久
    • Organizer
      日本物理学会 第78回年次大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Review, 高分解能コンプトン散乱および磁気コンプトン散乱を用いた研究2023

    • Author(s)
      小泉昭久
    • Organizer
      日本物理学会 第78回年次大会(東北大学)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] コンプトン散乱測定による重い電子系化合物CeCoIn5の 超伝導状態における電子構造の研究2023

    • Author(s)
      小泉昭久,筒井智嗣,辻 成希,海老原孝雄
    • Organizer
      日本物理学会 2023年春季大会 オンライン開催
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] コンプトン散乱測定による重い電子系化合物CeCoIn5 の非フェルミ液体状態における電子構造の研究2022

    • Author(s)
      小泉昭久, 大森涼平,小林寿夫, 辻 成希, 筒井智嗣, 海老原孝雄
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会(岡山大学)
    • Related Report
      2022 Research-status Report 2021 Research-status Report
  • [Presentation] コンプトン散乱測定による重い電子系化合物CeIn3の反強磁性相における電子構造の研究2020

    • Author(s)
      小泉昭久,片山大地,Jumaeda Jatomica, 松本 紳,時井真紀,小林寿夫,辻 成希,筒井智嗣,海老原孝雄
    • Organizer
      日本物理学会 第75回年次大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Change of Electronic Structure Associated with Hidden Order Transition in URu2Si2 Studied by Compton Scattering Experiment2019

    • Author(s)
      Akihisa KOIZUMI, Gaku MOTOYAMA, Yasunori KUBO, Tomoo YAMAMURA , and Yoshiharu SAKURAI
    • Organizer
      Int. Conf. Strongly Correlated Electron Systems (SCES2019)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] コンプトン散乱測定による重い電子系化合物CeIn3 の電子構造の研究2019

    • Author(s)
      片山大地, Jumaeda Jatmica, 海老原孝雄, 松本紳, 時井真紀, 小林寿夫, 辻成希, 小泉昭久
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会 九州大学伊都キャンパス(福岡県)
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2025-01-30  

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