• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Search for materials with novel magnetotransport properties arising from multi degrees of freedom

Research Project

Project/Area Number 23K22443
Project/Area Number (Other) 22H01172 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

勝藤 拓郎  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00272386)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 健士  東邦大学, 理学部, 講師 (80564947)
溝川 貴司  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90251397)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Keywords磁気伝導 / 軌道自由度 / トポロジカルバンド / 金属絶縁体転移 / d軌道
Outline of Research at the Start

固体中の磁気伝導、すなわち電子伝導の振舞が磁場によって変化する振舞について、スピンと電荷の自由度だけでなく、軌道自由度やトポロジカルなバンドなど、複数の自由度の寄与がある現象について、新しい物質の開発、磁気輸送特性の測定によるエキゾチックな現象の探索、そのメカニズムの解明を一貫して行う。

Outline of Annual Research Achievements

(1) Ba3Ta5O15について、Baを様々な希土類Rで置換したBa3-xRxNb5O15単結晶を作製し、その物性を調べた。その結果、R=Euの場合は2価、それ以外のRでは基本的に3価となるが、R=Ybの場合は、xが小さいときは非磁性の2価となり、xが大きくなると磁性を持つ3価となることを磁化率の測定より見出した。また、低温で電気抵抗率が増大し、ホール係数の結果より、低温でキャリア数がNb1個あたり0.001個程度まで減少していることも明らかになった。さらに、磁気抵抗効果について、R=Euの場合は大きな負の磁気抵抗、それ以外のRでは小さな正の磁気抵抗が観測されるが、Ybの場合は低磁場で抵抗率がいったん増加してから高磁場で減少する特異な振る舞いを示すことが分かった。これらの結果はYbの4f準位がTaの5d軌道に近く、4f軌道がフェルミ面にかかっている価数揺動の状態となっていることを示唆している。
(2) Ba3-xEuxNb5O15において,Nbの4d電子とEuの4fスピンの結合に伴う巨大な負の磁気抵抗を見出しているが、この物質群の硬x線光電子分光を測定した結果、Euの4f軌道がフェルミ面から2eVの位置にあり、Nbの4d電子とEuの4fスピンの強い結合のもととなっていることを明らかにした。また、Nb3d軌道のスペクトルの解析から、xが小さいところでは遮蔽効果が大きいが、xが大きいところでは遮蔽効果が小さく、xの増加に伴う金属絶縁体転移と矛盾しないことを明らかにした。
(3) MnTi2-xVxO4の多結晶試料を作製して磁気抵抗を測定した結果、正の磁気抵抗は横磁気抵抗のみで発生し、負の磁気抵抗は縦磁気抵抗でも発生すること、したがって前者は軌道磁気抵抗であり、後者はスピン磁気抵抗であることを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

Ba3-xYbxTa5O15においてYbの価数揺動に伴う新奇な磁気抵抗を見出すなど,当初の予定通りに物質開発が進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

(1) 新たに見出したBa3-xYbxTa5O15に関して,Ybの価数揺動の様子を光電子分光や比熱測定、熱起電力測定など、様々な実験手法を用いて明らかにする。
(3) MnTi2-xVxO4の単結晶試料を作製し、スピンシングレット絶縁体が基底状態の物質へのドーピングに由来する特異な磁気抵抗の詳細を明らかにする。
(2) La5Mo4O16系へのドーピング効果について,より系統的に研究を進めて,新奇な磁気抵抗効果の探索と物性の解明を目指す。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 5 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] ローマ大学(イタリア)

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] NSRRC at Taiwan(その他の国・地域)

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] ローマ大学(イタリア)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Interplay between strongly localized Eu 4f and weakly localized Nb 4d electrons in Eu3Nb5O152024

    • Author(s)
      Nakamura R.、Takegami D.、Melendez-Sans A.、Tjeng L. H.、Miyoshino T.、Iwamoto K.、Sekino W.、Yoshimura M.、Tsuei K.-D.、Katsufuji T.、Mizokawa T.
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 109 Issue: 16 Pages: 165148-165148

    • DOI

      10.1103/physrevb.109.165148

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Charge transport, specific heat, and optical properties across the metal-insulation transition in Ba3-xRxNb5O152023

    • Author(s)
      Sekino Wataru、Takei Ryosuke、Ito Satomi、Takei Haruki、Iwamoto Kenta、Katayama Yumiko、Ueno Kazunori、Kuwahara Hideki、Katsufuji Takuro
    • Journal Title

      Physical Review Materials

      Volume: 7 Issue: 12 Pages: 124404-124404

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.7.124404

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optical spectroscopy of bulk single crystals of VOx and TiOx2023

    • Author(s)
      Yoshida Taishi、Akimoto Kaoru、Yanagida Asuka、Yano Suguru、Matsumoto Haruka、Iwata Takumi、Yoshimura Ryota、Katsufuji Takuro
    • Journal Title

      Physical Review Materials

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 014412-014412

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.7.014412

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The Local Structure and Metal-Insulator Transition in a Ba3Nb5-xTixO15 System2022

    • Author(s)
      Pugliese G. M.、Capone F. G.、Tortora L.、Stramaglia F.、Simonelli L.、Marini C.、Kondoh Y.、Kajita T.、Katsufuji T.、Mizokawa T.、Saini N. L.
    • Journal Title

      Materials

      Volume: 15 Issue: 13 Pages: 4402-4402

    • DOI

      10.3390/ma15134402

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Electronic Structure of Ba3Nb5O15 and Ba2SrNb5O15 Studied by Band Calculation and Photoemission Spectroscopy2022

    • Author(s)
      Nakamura Ryo、Miyoshino Takashi、Kondoh Yuhki、Kajita Tomomasa、Katsufuji Takuro、Saini Naurang L.、Mizokawa Takashi
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 91 Issue: 6 Pages: 064711-064711

    • DOI

      10.7566/jpsj.91.064711

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Metal-insulator transition and negative magnetoresistance in Ba3-xEuxNb5O152023

    • Author(s)
      Takuro Katsufuji
    • Organizer
      the 21st Taiwan-Japan-Korea Symposium on Strongly Correlated Electron Systems
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Novel aspects of orbital ordering in Ba-V-O with V triangular lattice2023

    • Author(s)
      Takuro Katsufuji
    • Organizer
      4th International Symposium on Negative Thermal Expansion and Related Materials
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 軌道自由度がもたらす新奇物性2022

    • Author(s)
      勝藤拓郎
    • Organizer
      駒場物性セミナー
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Book] 基礎から学ぶ物性物理2024

    • Author(s)
      勝藤拓郎
    • Total Pages
      304
    • Publisher
      内田老鶴圃
    • ISBN
      9784753623228
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi