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クラスター拡張多極子秩序の微視的検証と開拓

Research Project

Project/Area Number 20K03845
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 InstitutionJapan Atomic Energy Agency

Principal Investigator

神戸 振作  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究職 (40224886)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords隠れた秩序 / NMR / 一軸圧 / 重い電子系 / NQR / 多極子秩序 / 拡張多極子 / μSR
Outline of Research at the Start

本研究の目的は、最近、新しく提唱された拡張多極子秩序を微視的に検証し、拡張多極子物理領域を開拓することである。とくにNMR,mSR等の微視的実験プローブを用いて拡張多極子を確立する。

Outline of Annual Research Achievements

今年度は、URu2Si2の拡張多極子の研究を行った。この超伝導化合物は17Kで隠れた秩序という未同定の秩序を示す。隠れた秩序はランク5以上の多極子秩序と考えられているが、最近の研究により、隠れた秩序状態の電子状態の対称性はいくつかの空間群に限られていることが分かっている。しかし、それらは同じ高い対称性を持つため、その区別は依然として困難である。そのため一軸圧力などの外場によって、隠れた秩序状態の対称性がどのように下がるかを見る必要がある。今年度は、一軸圧を[100], [110]方向にかけて斜方晶にしたときのRu-NQRの詳細な測定を実施した。その結果、斜方晶になることにより異方性パラメーターのイータが有限に現れること、その一軸圧依存は[100]と[110]方向で異なることを初めて見出した。
また、[100]方向に一軸圧をかけた場合は、0.3GPa付近で反強磁性秩序が現れ、RuのNQRスペクトルが二つに割れるが、[110]方向に一軸圧をかけた場合は反強磁性秩序が現れず、RuのNQRスペクトルが二つに割れないことが分かった。これは、グルノーブルでの熱膨張係数測定の先行研究の実験結果と矛盾しない。これは、[100]に一軸圧をかけた場合はU-Uボンドがダイレクトに短くなるが、[110]に一軸圧をかけた場合はU-Uボンドがダイレクトには短くならないことに起因すると考えられる。
また、Ruサイトの電場勾配は一軸圧で単調に線形に増大することが初めて分かった。線幅も同様に一軸圧で単調に線形に増大することが分かった。しかし[100]方向と[110]方向では増大の仕方が異なることも明らかになった。これらの結果は、中性子散乱の先行研究とコンシステントである。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

コロナ禍にあった過去3年間はサプライチェーンの停滞による物品購入計画の見直し等もあり、研究の進捗に遅れ生じたが、今年度においてはサプライチェーンの停滞も解消されたことから研究の進捗の遅れを取り戻し、当初計画に対して、おおむね順調に進展している。また、次年度も継続して研究が順調に進展すると考えている。

Strategy for Future Research Activity

最終年度は、URu2Si2の拡張多極子の研究のため、一軸圧下でのSi-NMRを行う。NMR核である29Si同位体の自然存在比は約5%と小さいため、まず、強いNMR信号を得るために29Si濃縮単結晶試料を作成する。その試料を用いて、[100]と[110]方向の一軸圧下でSi-NMRを実施し、隠れた秩序下でSiサイトに内部磁場が現れるかを検証する。これにより隠れた秩序の秩序パラメーターの同定を目指す。

Report

(4 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] アイダホ国立研究所(米国)

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      2023 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] CEA/Grenoble研究所(フランス)

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      2023 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] CEA/Grenoble(フランス)

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  • [Int'l Joint Research] Charles University(チェコ)

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      2022 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] CEA(フランス)

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      2020 Research-status Report
  • [Journal Article] Field Induced Multiple Superconducting Phases in UTe2 along Hard Magnetic Axis2023

    • Author(s)
      Sakai H.、Tokiwa Y.、Opletal P.、Kimata M.、Awaji S.、Sasaki T.、Aoki D.、Kambe S.、Tokunaga Y.、Haga Y.
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 130 Issue: 19 Pages: 196002-4

    • DOI

      10.1103/physrevlett.130.196002

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      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Superconducting spin reorientation in spin-triplet multiple superconducting phases of UTe <sub>2</sub>2023

    • Author(s)
      Kinjo Katsuki、Fujibayashi Hiroki、Matsumura Hiroki、Hori Fumiya、Kitagawa Shunsaku、Ishida Kenji、Tokunaga Yo、Sakai Hironori、Kambe Shinsaku、Nakamura Ai、Shimizu Yusei、Homma Yoshiya、Li Dexin、Honda Fuminori、Aoki Dai
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 9 Issue: 30 Pages: 2736-4

    • DOI

      10.1126/sciadv.adg2736

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Ferromagnetic Crossover within the Ferromagnetic Order of U7Te122023

    • Author(s)
      Petr Opletal , Hironori Sakai , Yoshinori Haga , Yoshifumi Tokiwa , Etsuji Yamamoto , Shinsaku Kambe , Yo Tokunaga
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 92 Issue: 3 Pages: 034704-1

    • DOI

      10.7566/jpsj.92.034704

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Nested antiferromagnetic spin fluctuations and non-Fermi-liquid behavior in electron-doped CeCoNiIn52023

    • Author(s)
      H. Sakai , Y. Tokunaga , S. Kambe , J.-X. Zhu , F. Ronning , J. D. Thompson , H. Kotegawa , H. Tou , K. Suzuki , Y. Oshima , M. Yokoyama
    • Journal Title

      physical Review B

      Volume: 106

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      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [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
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 103 Issue: 10 Pages: 100503-4

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.l100503

    • Related Report
      2021 Research-status Report 2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Universal scaling behavior under pressure in the heavy-fermion antiferromagnet CeRh2Si2: Si29 NMR study2021

    • Author(s)
      Sakai H.、Matsumoto Y.、Haga Y.、Tokunaga Y.、Kambe S.
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 103 Issue: 8 Pages: 085114-5

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.085114

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      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Hidden ordering under uni-axial stress in URu2Si22023

    • Author(s)
      S. Kambe
    • Organizer
      Topology, spin-orbit interactions and superconductivity in strongly correlated quantum materials under extreme conditions
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 一軸圧下Ru-NQR によるURu2Si2の研究2023

    • Author(s)
      神戸振作、芳賀芳範、酒井宏典、徳永陽、金城克樹、北川俊作、石田憲二、播磨尚朝
    • Organizer
      日本物理学会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 一軸圧下Ru-NQR によるURu2Si2の研究2022

    • Author(s)
      神戸振作、酒井宏典、芳賀芳範、徳永陽、金城克樹、北川俊作、石田憲二、 播磨尚朝
    • Organizer
      日本物理学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Restriction on Hidden order parameter from Local symmetry at Ru site under uni-axial stress in URu2Si22022

    • Author(s)
      S. Kambe
    • Organizer
      Materials Research Society
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Restriction on Hidden order parameter from Local symmetry at Ru site under uni-axial stress in URu2Si22022

    • Author(s)
      S. Kambe
    • Organizer
      29th International conference on Low Temperature Physics
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] URu2Si2の一軸圧下NQR2022

    • Author(s)
      神戸振作、酒井宏典、徳永陽、芳賀芳範
    • Organizer
      日本物理学会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] URu2Si2の隠れた秩序の群論的考察2022

    • Author(s)
      神戸振作、酒井宏典、徳永陽、芳賀芳範
    • Organizer
      日本物理学会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-12-25  

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