| Project/Area Number |
21K04622
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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 26010:Metallic material properties-related
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
中西 良樹 岩手大学, 理工学部, 教授 (70322964)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (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: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 超音波計測 / 近似結晶 / 結晶場 / 温度磁場相図 / 構造相転移 / Tsai型クラスター / 磁気弾性効果 / 逐次磁気相転移 / 複数相転移 / 磁場角度分解 / Yb化合物 / 準結晶 |
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| Outline of Research at the Start |
強相関電子系における多電子集団励起は電子同士の電子相関に加え、周期的に空間原子配列した格子系と電子間との相互作用：電子－格子相互作用も極めて重要な役割を担う。特に一電子的な描像で理解できる多電子系の量子現象は、並進対称性を有した原子配列の下でコヒーレント成分が増強された。しかしながら近年、並進対称性が消失し、回転対称性のみ有した準結晶系で多電子系のコヒーレント成分に起因する各種量子現象が報告された。本研究では原子配列と極めて関係が深い物質の弾性特性に注目し、格子歪みの線形応答である歪み感授率を超音波計測により測定する。並進対称性と回転対称性が及ぼす多電子系への影響の相違を微視的に明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
準結晶と同一の局所構造が周期的に配列した準結晶について超音波計測を実施し、音速測定、超音波吸収係数をもとに系の弾性特性を決定することを本申請の目的に掲げている。特に局所構造であるTsai型クラスターが弾性特性、磁気特性、輸送特性にどの様な特徴をもたらしているのか、その電子状態および低励起状態をもとに明らかにしようとしてきた。前年度まで一般式RCd6（R:希土類）で記述される近似結晶系についてGdCd6およびTbCd6を中心に超音波計測、磁化測定を実施してきた。本年度は引き続き同型であるPrCd6、CeCd6、YCd6について広い温度範囲（室温から1.5 Kまで）、磁場領域（最大８T)にて超音波計測を実施し、その弾性特性ならびに個々の系で観測される各種相転移近傍の弾性異常について観測、解析を実施した。得られた結果をいかに列挙する。
=PrCd6=室温から最低温度1.5 Kまでの温度領域で超音波計測を実施した。150 K付近で構造相転移に起因すると思われるステップ状の弾性異常を全ての主要弾性定数（C11, 2CE=C11-C12およびC44）で明瞭に観測した。他のRCd6系では、構造相転移近傍で前駆現象であるキュリー項（温度の逆数に比例）的な温度依存性を示すのに対し、本系ではこうした前駆現象がほとんど観測されずステップ状に増加する振る舞いを見せる。他の系とは構造相転移の起源が異なる可能性を示唆している。さらに低温領域に目を向けると40 K付近から弾性定数の軟化（ソフト化）が観測された。C11およびCEでのみ観測され、C44ではソフト化が見られないことからPrの基底状態を反映した弾性異常（Γ3）であると推察される。今後、RCd6の主要弾性定数を決定し、構造相転移および低温磁気異常の発現機構についてTsai型クラスターをもとに解析をさらに進めていく。
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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
当初予定していたRCd6系の研究はGdCd6およびTbCd6のみであったが、上述したCeCd6、PrCd6そしてYCd6の系も加わり、超音波計測の実施回数が大幅に増えた。一方で寒剤（液体ヘリウム、液体窒素）の価格高騰により、低温実験の実施が非常に困難な状況に陥っている。こうした状況から、液体ヘリウムを用いる低温領域の実験はなるべく回数を減らし、液体窒素でカバー出来る温度領域の測定を中心に推進してきた。幸い、本系の構造相転移を含む温度領域は、液体ヘリウムを使用せずに到達可能であるため、研究費の出費を抑えるためにも高温領域の測定を中心に推進した。一方で、まだ測定できていない主要弾性定数が残っているため、引き続き本系の超音波計測を進めていく。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述したように、系によっては構造相転移以下の温度領域で非常に構造が不安定となり、超音波エコーが乱れる状況に直面する。そのため、これまでとは異なる測定方法（位相直交法）を用いて実施する予定である。具体的にはTbCd6のC11、CE、CeCd6のC11、CE、YCd6のC11、CEを中心に超音波計測を用いた音速測定、超音波吸収係数の測定を推進する。また、低温領域で逐次磁気相転移を示す系については胎児率、磁化測定も合わせて実施し、弾性特性、磁気特性両面から温度・磁場相図を作成し、系統的なRCd6系の研究を通して、Tsai型クラスターの電子状態を明らかにする。
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