ネオジム化合物における磁気的な2チャンネル近藤効果の実験的検証
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21J12792
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
山本 理香子 広島大学, 先進理工系科学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 強相関電子系 / 磁性 / 低温物性 / 2チャンネル近藤効果 / 非フェルミ液体 / 中性子散乱 |
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| Outline of Research at the Start |
1つのスピンを複数のチャンネルの伝導電子が過剰に遮蔽する「マルチチャネル近藤効果」が発現するとき，異常金属状態の出現が期待されるが，これまで実験的な確証には至っていない。本研究では，ネオジムを構成元素とする立方晶NdTr2Zn20 (Tr: 遷移金属)に着目し，0.1 K以下の比熱，磁化，電気抵抗の測定と中性子散乱実験を行う。異常金属状態に対する磁場効果ならびに元素置換効果について調べ，さらに反強磁性秩序に伴う磁気構造と磁気揺らぎの温度依存性からマルチチャンネル近藤効果による寄与を捉える。本研究により，マルチチャネル近藤効果に関する微視的機構の包括的な理解が期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，立方晶カゴ状化合物NdCo2Zn20およびNd希薄系Y1-xNdxCo2Zn20における2チャンネル近藤効果の可能性を探るため，以下の実験を行った。
(1) NdCo2Zn20の単結晶中性子回折データの解析を行い，磁気構造と磁気モーメントの大きさを決定した。先に行った粉末試料を用いた中性子回折実験では，磁気反射の強度が弱く，磁気構造の同定には至っていなかった。そこで，前年度，単結晶を用いた実験を日本原子力研究機構JRR-3の三軸中性子分光器T1-1(HQR)において実施した。3He冷凍機を用いて最低温度0.3 Kまで実験を行ったところ，伝搬ベクトルk = (0.5 0.5 0.5)の磁気反射を観測した。解析の結果，磁気モーメントはup-up-down-downで配列しており，大きさは結晶場基底状態から予想される値よりも小さくなっていることがわかった。同型構造のNdRh2Zn20も同様の磁気構造を有するが，モーメントは計算値と一致している。したがって， NdCo2Zn20では磁気的な揺らぎによりモーメントが収縮していることが示唆される。
(2) 日本原子力機構JRR-3の高分解能冷中性子三軸分光器C1-1(HER)にて，粉末試料を用いた非弾性中性子散乱実験を行った。実験では，3He冷凍機を用いて0.7 Kまで測定し，ロトン励起と0.5 meV以下でストークス・アンチストークス散乱を観測した。今回観測された非弾性スペクトルが現れるエネルギーは，電気抵抗率が2チャンネル近藤効果の理論計算に従う温度変化を示す温度領域と一致している。
以上の結果について，原著論文1本と国際会議の議事録1件の論文にまとめ，国際学会で2件，国内学会で1件の発表を行った。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
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[Presentation] Neutron scattering study of crystalline electric field level schemes and magnetic structures of caged compounds NdTr2Zn20 (Tr = Co, Rh, Ir)2021
Author(s)
Rikako Yamamoto, Yasuyuki Shimura, Kazunori Umeo, Toshiro Takabatake, Francoise Damay, Jean-Michel Mignot, Duc Le, Davashibhai T. Adroja, Takahiro Onimaru
Organizer
International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2020
Related Report
Int'l Joint Research
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