Fermi surface study under ultra high pressure up to 10 GPa by quantum oscillation effect
| Project/Area Number |
21K03470
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
菅原 仁 神戸大学, 理学研究科, 教授 (60264587)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上床 美也 東京大学, 物性研究所, 教授 (40213524)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 超高圧実験 / 量子臨界点 / 量子振動効果 / ドハース・ファンアルフェン効果 / シュブニコフ・ドハース効果 / フェルミ面 / 純良単結晶 / 高圧下物性測定 / 量子振動 |
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| Outline of Research at the Start |
多極子秩序を示すPrTi2Al20やヘリカル磁性を示すMnPは量子臨界圧力が高く実験が困難なため、超伝導を示す量子臨界圧力領域では、これまでにドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果やシュブニコフ・ドハース(SdH)効果などの量子振動測定は行われてこなかった。これらの物性を理解するためにはフェルミ面などの電子状態を知ることは必須である。そこで本研究では未踏の10GPa級領域での量子振動測定を行い、量子臨界点近傍でのフェルミ面の特徴を実験的に明らかにし、多極子相互作用との相関を明らかにすることを目指す。この研究により、多極子揺らぎを媒介とした新しい超伝導物質探索などの展開が期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、多極子秩序を示すPrTi2Al20やヘリカル磁性を示すMnPなどの、特異な超伝導や金属状態を示す量子臨界圧力近傍での電子状態を明らかにすることを目的としている。そのために、これまで実験が困難なために行われてこなかった10 GPa級超高圧下でのドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果やシュブニコフ・ドハース(SdH)効果などの量子振動効果測定を可能にし、これらの物質の量子臨界点近傍でのフェルミ面やサイクロトロン有効質量を観測することにより、その電子状態の特徴を実験的に捉え、多極子相互作用や磁気相互作用との相関を明らかにすることを目指している。さらにこの研究により多極子揺らぎを媒介とした新しい超伝導物質探索などの展開を期待している。
本年度は、前年度に引き続き、各種圧力セルに最適な検知コイルや変調磁場コイルの設計作製などの装置開発を行いながら、研究対象となる物質の純良結晶育成や新物質探索を行った。具体的には、装置開発では静水圧下での量子振動効果測定装置としてキュービックアンビルセル用の検知コイルおよび変調磁場コイルの設計試作を行った。試料作製に関しては、価数揺動物質であり超伝導を示すCeIr2の純良単結晶化に成功し、フランス・グルノーブルの強磁場施設や東北大学金属材料研究所の共同利用により、これまで観測されていなかったdHvA振動を新たに観測することに成功した。また、近藤半導体のCeFe2Al10の純良単結晶を用いて高圧下dHvA効果に初めて成功し、その電子状態の圧力変化を明らかにした。さらに、高圧下で量子臨界点を持つ候補物質を多く合成し、電気抵抗、磁化、比熱測定などからその基本物性を明らかにした。また、得られた研究成果について第29回低温国際会議(LT29)で2件、日本物理学会などの国内学会等で12件の研究発表を行い、英文学術誌に7報発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高圧下量子振動測定装置の開発については、各種圧力セルに最適な検知コイルや変調磁場コイルの検討を行い、キュービックアンビルセルを用い10GPa, 30 mK, 9 Tまでの dHvA, SdH効果測定が設計可能であることを確認し、現在、コイルの試作が進められている。一方、純良結晶育成については、近藤半導体物質CeFe2Al10やCeRu2Al10、価数揺動物質CeIr2、およびPrを含む強磁性体PrIr2の純良単結晶化に成功し、高圧下での電気抵抗測定や磁気抵抗、ホール効果、SdH効果およびdHvA効果測定などが進められている。また、新物質探索に関してはCePt3P, CePtAl2、 Ce2Au3Sn6、 Ce4Pt9Al13、CeAgMg, Ce2Ir3Sb4、CeMgZn2、CePt3Sn2, RPdPb, RAgMg (R=希土類)などの多くの新物質の合成に成功し、電気抵抗、磁化、比熱などの基礎物性について明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
キュービックアンビルセル用に試作したピックアップコイルを実際に用いて、試験的に高圧下量子振動効果を試みる計画である。また、既に純良単結晶化に成功しているCeRu2Al10ついては10GPaまでの超高圧下でSdH効果測定などの量子振動測定を行う計画である。
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Report
(2 results)
Research Products
(44 results)
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[Presentation] NbMnPにおけるノンコリニア磁気構造とホール効果測定2023
Author(s)
小手川恒, 桑田祥希, 藤秀樹, Depeo Zhang, Qiang Zhang, 松田雅昌, 武田圭生, 林純一, 櫻井敬博, 太田仁, 菅原仁
Organizer
日本物理学会 2023年春季大会
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[Presentation] PrIr2の単結晶育成と低温物性2022
Author(s)
大政和之, 菅原仁, 松岡英一, 真砂全宏, 小手川恒, 藤秀樹, 播磨尚朝, 櫻井敬博, 太田仁, 仲村愛, 本間佳哉, 青木大
Organizer
日本物理学会 第77回年次大会
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