Fermi surface study under ultra high pressure using micro pressure cell and micro processing technology
| Project/Area Number |
19K21840
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
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| Research Institution | Kyushu University (2021-2022)
Tohoku University (2019-2020) |
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Principal Investigator |
本多 史憲 九州大学, アイソトープ統合安全管理センター(伊都地区), 教授 (90391268)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 大 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30359541)
仲村 愛 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (30756771)
河村 直己 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光推進室, 主幹研究員 (40393318)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 純良単結晶育成 / 希土類化合物 / アクチノイド化合物 / 量子振動 / 価数転移 / 圧力下物性測定 / 空間反転対称性の欠如 / 空間反転対称性 / フェルミ面 / 圧力下物性 / 微細加工技術 |
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| Outline of Research at the Start |
f電子を持つ希土類化合物・アクチノイド化合物は、磁気・電荷・多極子秩序、異方的超伝導など特色ある量子物性の宝庫であり、これらの量子物性の本質の解明にはフェルミ面を明らかにすることが重要となる。近年、圧力誘起による量子臨界現象が注目されているが、圧力下におけるフェルミ面の研究はまだほぼ手付かずの分野といえる、本研究では、高圧化における3Dフェルミオロジーの手法を確立するための超小型圧力セルの設計・製作や精密な表面抵抗を観測可能なトンネルダイオード素子を用いた測定手法の開発を行なう。さらに圧力下での量子振動とその角度依存性の測定を行ない、強相関電子系物質の圧力下でのフェルミ面を明らかにしていく。
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| Outline of Annual Research Achievements |
f電子を持つ希土類化合物・アクチノイド化合物は、磁気・電荷・多極子秩序、異方的超伝導など特色ある量子物性の宝庫であり、これらの量子物性の本質の解明は強相関電子系研究の醍醐味である。圧力は物質の原子間距離の変化を通して、相互作用を制御し新しい物性を生み出す手段として活用されている。圧力誘起による超伝導、重い電子状態、磁性などはその代表例でありこのような量子臨界現象の微視的側面が注目されている。本研究課題では、小型の圧力装置を設計・開発し、このセルを用いて圧力誘起量子臨界現象の解明を行うことを目指している。今年度の研究実績は以下の通りである.
１．スピン三重項超伝導体として注目されているUTe2の高圧下におけるx線回折実験を行い、3.5 ~ 4 GPaで結晶構造相転移が起こることを明らかにした。また小型圧力セルをもちいたx線散乱実験により。Uの価数（5f電子数）の圧力、温度に対する変化を調べた。なお海外の研究グループからはUの価数の圧力による有意な変化おこることが報告されているが、われわれの結果とは異なっており、その違いがどこからくるのか検証中である。
２．角度回転可能な小型の圧力セルの開発を進めている。昨年度ブリッジマン型の圧力セルを試作したが、今年度はより大きな試料容積を取ることができるピストンシリンダー型で回転可能な小型圧力セルの設計を進めた。
３．小型のダイヤモンド型圧力セルを使って、Eu化合物の圧力下のx線回折、Euの価数の測定を行った。新たに作成した純良なEuRu2Ge2において圧力誘起による価数転移の兆候を観測した。新規化合物RPt3Al5(R=Gd, Tm, Tb)の育成、物性測定を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
試料育成や圧力効果測定については順調に進んでいるが、圧力装置の開発やテストは比較的長い時間継続して実験・試行を行う必要があるため時間を要している。2023年度は角度回転機構に圧力セルをセットしての試験測定、本測定を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
圧力セルの実用化を進め、圧力下での量子振動や物性の角度依存性測定を早急に行いたい。具体的な対象物質としては、HgSe、スピン三重項超伝導体UTe2、UCuP2の量子臨界性の探索、EuRu2P2、RPt3Al5などの化合物を考えており、高圧下物性を明らかにしていく予定である。また、本研究の物質探索時に発見された新たなEu化合物の物性研究も並行して進めている。
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Report
(4 results)
Research Products
(47 results)
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[Journal Article] Pressure-induced Structural Phase Transition and New Superconducting Phase in UTe22023
Author(s)
Fuminori Honda, Shintaro Kobayashi, Naomi Kawamura, Saori I. Kawaguchi, Takatsugu Koizumi, Yoshiki J. Sato, Yoshiya Homma, Naoki Ishimatsu, Jun Gouchi, Yoshiya Uwatoko, Hisatomo Harima, Jacques Flouquet, and Dai Aoki
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Journal Title
Journal of the Physical Society of Japan
Volume: 92
Issue: 4
Pages: 044702-044702
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Slow Electronic Dynamics in the Paramagnetic State of UTe22022
Author(s)
Tokunaga Yo、Sakai Hironori、Kambe Shinsaku、Haga Yoshinori、Tokiwa Yoshifumi、Opletal Petr、Fujibayashi Hiroki、Kinjo Katsuki、Kitagawa Shunsaku、Ishida Kenji、Nakamura Ai、Shimizu Yusei、Homma Yoshiya、Li Dexin、Honda Fuminori、Aoki Dai
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Journal Title
Journal of the Physical Society of Japan
Volume: 91
Issue: 2
Pages: 023707-023707
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Inhomogeneous Superconducting State Probed by 125Te NMR on UTe22021
Author(s)
Nakamine Genki、Kinjo Katsuki、Kitagawa Shunsaku、Ishida Kenji、Tokunaga Yo、Sakai Hironori、Kambe Shinsaku、Nakamura Ai、Shimizu Yusei、Homma Yoshiya、Li Dexin、Honda Fuminori、Aoki Dai
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Journal Title
Journal of the Physical Society of Japan
Volume: 90
Issue: 6
Pages: 064709-064709
DOI
NAID
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Anisotropic response of spin susceptibility in the superconducting state of UTe 2 probed with 125 Te － NMR measurement2021
Author(s)
Genki Nakamine, Katsuki Kinjo, Shunsaku Kitagawa, Kenji Ishida, Yo Tokunaga, Hironori Sakai, Shinsaku Kambe, Ai Nakamura, Yusei Shimizu, Yoshiya Homma, Dexin Li, Fuminori Honda, and Dai Aoki
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 103
Issue: 10
Pages: 100503-4
DOI
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小泉尭嗣, 本多史憲, 青木大, 李徳新, 仲村愛, 清水悠晴, 佐藤芳樹, 芳賀芳範, 上床美也, 郷地順, 長崎尚子, 金子良夫, 吉川明子, 田口康二郎, 大貫惇睦
Organizer
日本物理学会 2021年秋季大会
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日本物理学会2020年秋季大会
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