Frustration effect and Kitaev interaction in honeycomb Kondo lattice compounds
| Project/Area Number |
21K03473
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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 | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
高畠 敏郎 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 名誉教授 (40171540)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅尾 和則 広島大学, 自然科学研究支援開発センター, 准教授 (10223596)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 強相関電子系 / 磁気フラストレーション / 低温高圧実験 / 量子臨界現象 / キタエフモデル / ハニカム格子 / 希土類化合物 |
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| Outline of Research at the Start |
近藤効果を示すセリウムがハニカム格子を組むと，磁気フラストレーションに加えて，キタエフ型のボンドフラストレーションが期待される。その様な場合に予言されている部分無秩序反強磁性状態や特異な超伝導状態を実験的に検証する。具体的には，CePt6Al3という新規物質に元素置換を施した試料を作製し，低温での比熱と磁化率の測定によりバルク磁性を調べ，核磁気共鳴，中性子散乱，ミュウエスアールというミクロな手法で電子スピンの揺動と相関を調べる。これらの実験結果を理論と比較し，ハニカム近藤格子系の新奇な量子状態を見出す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに，希土類イオンがハニカム格子を組むRPt6Al3の内でR=CeとR=Gdの物性を明らかにした。R=Ceは重い電子的挙動を示し，そのPtを同族元素のPdで5%置換すると反強磁性(AFM)転移が発現した。一方，Ir/Auで置換すると近藤温度は上下したが，固溶限まで置換しても磁気転移は現れなかった。この結果はPd置換による磁気秩序は，Ceハニカム格子の磁気フラストレーションが弱められた為であることを意味している。R=Gdは7.4 Kでの反強磁性的秩序に伴い，ハニカム面内で小さな自発磁化を示した。これは，ジャロシンスキー・守谷(DM)相互作用によると提案した。
本年度は，R=Nd, Sm, Tbの単結晶を育成し，低温での物性を調べた。その結果，下記の事実が判った。R = Nd-TbはいずれもAFM秩序を起こすが，R = Nd, Gdでは傾角AFM構造，R = Sm, Tbは共線的なAFM構造をとる。常磁性状態の磁化率は，R = Nd，Tbではハニカム面内の方が面直方向よりも大きいのに対して，R = Smでは逆である。この磁気異方性は，結晶場効果によって説明された。TN以下では，R = Nd, Gdの磁気モーメントはc面内にあり，弱強磁性成分を伴うのに対して，R = Sm, Tbは磁気モーメントがc軸方向に向いた共線的なAFM秩序を示す。R = Smの共線的AFM磁気構造は，共鳴X線散乱実験によって確認した。一方，非共線的な磁気構造がR = Nd, Gdのみで現れるのは，DM相互作用がはたらくためである。その原因は，Rの六角形がPtの正三角形を内包することで，最近接Rイオン間の中点において反転対称性が失われるためと指摘した。さらにR = Nd, Gdの傾角AFM構造とR = Sm, Tbの共線的なAFM構造の比較から，DM相互作用のDベクトルはc軸方向を向くと結論した。
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Report
(3 results)
Research Products
(30 results)
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[Journal Article] Quantum critical spin-liquid-like behavior in S = 1/2 quasikagome lattice compound CeRh1-xPdxSn investigated using muon spin relaxation and neutron scattering2022
Author(s)
R. Tripathi, D. T. Adroja, C. Ritter, S. Sharma, C. Yang, A. D. Hiller, M. M. Koza, F. Demmel, A. Sundaresan, S. Langridge, W. Higemoto, T. U. Ito, A. M. Strydom, G. B. G. Stenning, A. Battacharyya, D. Keen, H. C. Walker, R. S. Perry, R. Pratt, Q. Si, T. Takabatake
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 106
Issue: 6
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Crossover from Kondo semiconductor to metallic antiferromagnet with 5d-electron doping in CeFe2Al102021
Author(s)
R. Tripathi, D. T. Adroja, M. R. Lees, A. Sundaresan, S. Langridge, A. Bhattacharyya, V. K. Anand, D.D. Khalyavin, J. Sannigrahi, G. Cibin, A. D. Hiller, R. I. Smith, H. C. Walker, Y. Muro, T. Takabatake
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 104
Issue: 14
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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