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quantum criticality from valence and spin fluctuations in Yb141 system

Research Project

Project/Area Number 21K13870
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Taniguchi Takanori  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70849950)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords強相関電子系 / 量子臨界現象 / Yb化合物 / 重い電子系 / 放射光 / 核磁気共鳴 / ミュオンスピン緩和 / 中性子散乱
Outline of Research at the Start

最近の物理学の重要なテーマである異方的超伝導やスピン液体状態は、スピン自由度の大
きな量子揺らぎに由来する臨界現象として議論されている。そのため、新奇物性探索に新た
な自由度による量子臨界性の発見が期待され、同一物質系における異なる自由度の量子臨界
現象の発現が、臨界現象の理解の深化のために注目されている。新たな自由度の最有力候補
として価数が脚光を浴びている。本研究課題では最近単結晶合成に成功したYbCu4AuとYbCu4Niに対してそれぞれが示す量子臨界性の起源について研究する。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we focused on the Yb141 system, a group of candidate materials in which valence and spin fluctuations coexist, and performed a multifaceted study ranging from sample synthesis to microscopic measurements. As a result, we succeeded in growing single crystals of YbCu4Ni and YbCu4Au. We determined that the origin of the huge electronic specific heat coefficient in YbCu4Ni is not the Kondo disorder but quantum criticality, and the bicritical point exists in YbCu4Au.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

最近の物理学の重要なテーマである異方的超伝導やスピン液体状態は、量子揺らぎに由来する臨界現象として議論されている。そのため、新奇物性探索に新たな量子臨界性を示す物質の探索がなされ、同一物質系における異なる自由度の量子臨界現象の発現が、臨界現象の理解の深化のために注目されている。しかし、多重極限環境下で量子臨界性は出現することが多いことが、研究の障害の一つになっていた。本研究では、量子臨界性を示す物質の探索を行い、新物質を含めて複数の量子臨界物質の決定を行うことができた。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Quantum criticality in YbCu4Ni2024

    • Author(s)
      Osato Kotaro、Taniguchi Takanori、Okabe Hirotaka、Kitazawa Takafumi、Kawamata Masahiro、Hongfei Zhao、Ikeda Yoichi、Nambu Yusuke、Sari Dita Puspita、Watanabe Isao、Nakamura Jumpei G.、Koda Akihiro、Gouchi Jun、Uwatoko Yoshiya、Fujita Masaki
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 109 Issue: 2 Pages: 024435-024435

    • DOI

      10.1103/physrevb.109.024435

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic Instability of Pr3Ru4Sn132023

    • Author(s)
      Taniguchi Takanori、Kitayama Shinnosuke、Okabe Hirotaka、Nakamura Jumpei G.、Koda Akihiro、Ishikado Motoyuki、Fujita Masaki
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 92 Issue: 12 Pages: 124703-124703

    • DOI

      10.7566/jpsj.92.124703

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 139La-NMR Study of Spin Dynamics Coupled with Hole Mobility in T*-type La0.86Eu0.86Sr0.28CuO4-δ2022

    • Author(s)
      Taniguchi Takanori、Kitagawa Shunsaku、Ishida Kenji、Asano Shun、Kudo Kota、Takahama Motofumi、Xie Peiao、Noji Takashi、Fujita Masaki
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 91 Issue: 7 Pages: 074710-074710

    • DOI

      10.7566/jpsj.91.074710

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Pr3Ru4Sn13の単結晶育成と磁気不安定性2024

    • Author(s)
      谷口貴紀, 北山慎之介, 岡部博孝, 中村惇平, 幸田章宏, 石角元志, 藤田全基
    • Organizer
      日本物理学会 (2024年春季大会)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 「超」重い電子系化合物YbCu4NiのCu-NQR測定2024

    • Author(s)
      松平広康, 谷口貴紀, 北川俊作, 石田憲二, M. Giovannini, J. G. Sereni
    • Organizer
      日本物理学会 (2024年春季大会)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] YbCu4Auの高磁場電子状態2024

    • Author(s)
      谷口貴紀, 大里耕太郎, 河村直己, 水牧仁一朗, 山中隆義, 開康一, 佐々木孝彦, 藤田全基
    • Organizer
      日本物理学会 (2024年春季大会)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 重い電子系磁気冷凍材料YbCu4Niの大型化による低温の保持時間の延長2023

    • Author(s)
      冨田光太郎, 志村恭通, 渡邉寛大, 谷口貴紀, 梅尾和則, 藤田全基, 鬼丸孝博, 高畠敏郎
    • Organizer
      日本物理学会 (第78回年次大会)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 重い電子系金属間化合物(Yb1-xYx)Cu4Niの比熱測定による磁気冷凍性能の評価2023

    • Author(s)
      渡邉寛大, 志村恭通, 谷口貴紀, 大里耕太郎, 梅尾和則, 藤田全基, 鬼丸孝博, 高畠敏郎
    • Organizer
      日本物理学会 (第78回年次大会)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Muon spin relaxation study in heavy fermion compound YbCu4Ni2022

    • Author(s)
      Kotaro Osato, Takanori Taniguchi, Hirotaka Okabe, Yoichi Ikeda, Yusuke Nambu, Jun Gouchi, Yoshiya Uwatoko, Dita Puspita Sari, Isao Watanabe, Akihiro Koda, Masaki Fujita
    • Organizer
      6th International Conference on Functional Materials Science 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Adiabatic Demagnetization Refrigeration with Heavy-Fermion Metal YbCu4Ni down to 0.2 K2022

    • Author(s)
      Yasukuki Shimura, Kenta Watanabe, Takanori Taniguchi, Kotaro Osato, Rikako Yamamoto, Yuka Kusunose, Kazunori Umeo, Masaki Fujita, Takahiro Onimaru, and Toshiro Takabatake
    • Organizer
      The 29th International Conference on Low Temperature Physics
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Magnetic refrigeration below 1 K using a Yb-based intermetallic compound YbCu4Ni2022

    • Author(s)
      Kenta Watanabe, Yasuyuki Shimura, Takanori Taniguchi, Kotaro Osato, Rikako Yamamoto, Yuka Kusunose, Kazunori Umeo, Masaki Fujita, Takahiro Onimaru, and Toshiro Takabatake
    • Organizer
      The 29th International Conference on Low Temperature Physics
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Single crystal growth and magnetism of YbCu4Au2022

    • Author(s)
      Takanori Taniguchi, Kotaro Osato, Yusuke Nambu, Yoichi Ikeda, Jun Gouchi, Yoshiya Uwatoko, Shunichiro Kittaka, Toshiro Sakakibara, Dita Puspita Sari, Isao Watanabe, Akihiro Koda, and Masaki Fujita
    • Organizer
      The 29th International Conference on Low Temperature Physics
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quantum critical phenomena in heavy fermion compound YbCu4Ni2022

    • Author(s)
      Kotaro Osato, Takanori Taniguchi, Yoichi Ikeda, Yusuke Nambu, Jun Gouchi, Yoshiya Uwatoko, Dita Puspita Sari, Isao Watanabe, Akihiro Koda, Masaki Fujita
    • Organizer
      The 29th International Conference on Low Temperature Physics
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 磁場誘起量子臨界性を示すYbCu4AuのmuSRによる逐次転移の観測2022

    • Author(s)
      谷口 貴紀, 大里 耕太郎, 岡部 博孝, 池田 陽一, 南部 雄亮, Dita Puspita Sari, 渡邊 功雄, 幸田 章宏, 藤田 全基
    • Organizer
      日本物理学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 中性子回折とミュオンスピン回転法による重い電子系YbCu4Niの極低温磁性2022

    • Author(s)
      大里 耕太郎, 谷口 貴紀, 岡部 博孝, 池田 陽一, 南部 雄亮, 郷地 順, 上床 美也, Dita Puspita Sari, 渡邊 功雄, 幸田 章宏, 藤田 全基
    • Organizer
      日本物理学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ミュオンスピン回転法からみたYbCu4Auの量子臨界現象の研究2022

    • Author(s)
      大里耕太郎, 谷口貴紀, 池田陽一, 南部雄亮, 郷地順, 上床美也, D. P. Sari, 渡邊功雄, 幸田章宏, 藤田全基
    • Organizer
      第142回金属材料研究所講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Magnetic properties of Yb141 system investigated by mu+SR2021

    • Author(s)
      Takanori Taniguchi, Koutaro Osato, Yusuke Nambu, Yoichi Ikeda, Jun Gouchi, Yoshiya Uwatoko, Shunichiro Kittaka, Toshiro Sakakibara, Dita Puspita Sari, Isao Watanabe, Akihiro Koda, Masaki Fujita
    • Organizer
      Materials Research Meetings
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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