Development of ultrahigh-pressure NMR technique and study of strongly correlated electron systems

• Project/Area Number: 24740219
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: KITAGAWA Kentaro 高知大学, 教育研究部自然科学系, 講師 (90567661)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2013: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2012: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 核磁気共鳴 / 高圧研究 / 超高圧NMR / 鉄系高温超伝導 / 装置開発 / 高圧実験 / 超高圧 / 強相関電子系

Research Abstract

It had been almost impossible to measure magnetism and superconductivity by microscopic probes under ultrahigh pressure over 3GPa in the field of the condensed matter physics. This study aims to develop such a ultrahigh-pressure technique (expanding pressure range and simplifying) and to perform ultrahigh-pressure NMR experiments on several strongly correlated electron systems. The development for "Small high-pressure apparatus for general usage" has been quite successfully performed. Our new wiring setup allows a lot of electrodes and optical fibers to be inserted over 13GPa with high reliability. Namely, our cell become quite useful also for resistivity, ac-susceptibility, and other bulk experiments. In addition, we developed smaller ultrahigh-pressure cell and 3He-circulative fridge for it, which makes ultralow-temperature, ultrahigh-pressure NMR measurement possible.

Research Products

• [Journal Article] Phase diagram and superconductivity of NaFeAs studied by single-crystal 75As-NMR under pressure up to 7.3 GPa (2014)
  • Author(s): Kentaro Kitagawa, Yuji Mezaki, Kazuyuki Matsubayashi, Yoshiya Uwatoko, and Masashi Takigawa
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: Proceedings of SCES2013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] １． Heavy fermion superconductivity under pressure in the quadrupole system PrTi2Al20 (2014)
  • Author(s): K. Matsubayashi, T. Tanaka, J. Suzuki, A. Sakai, S. Nakatsuji, K. Kitagawa, Y. Kubo, Y. Uwatoko
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: Proceedings of SCES2013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Heavy fermion superconductivity under pressure in the quadrupole system PrTi_2Al_<20> (2013)
  • Author(s): K. Matsubayashi, T. Tanaka, J. Suzuki, A. Sakai, S. Nakatsuji, K. Kitagawa, Y. Kubo, Y. Uwatoko
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings誌、Proceedings of the International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2013) Volume: (掲載決定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phase diagram and superconductivity of NaFeAs studied by single-crystal ^75As-NMR under pressure up to 7.3 GPa (2013)
  • Author(s): Kentaro Kitagawa, Yuji Mezaki, Kazuyuki Matsubayashi, Yoshiya Uwatoko, and Masashi Takigawa
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings誌、Proceedings of the International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2013) Volume: (掲載決定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Investigation of the superconducting gap structure in SrFe_2(As_<0.7>P_<0.3>)_2 by magnetic penetration depth and flux flow resistivity analysis (2012)
  • Author(s): Hideyuki Takahashi, Tatsunori Okada, Yoshinori Imai, Kentaro Kitagawa, Kazuyuki Matsubayashi, Yoshiya Uwatoko, and Atsutaka Maeda
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 86
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 容積効率にこだわった高圧セルによる10 GPa級NMR測定 (2012)
  • Author(s): 北川健太郎、松林和幸、後藤弘匡、松本健彦、上床美也、八木健彦、瀧川仁
  • Journal Title: 高圧力の科学と技術 Volume: 22巻 Pages: 198-205
  • NAID: 10031044511
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microwave surface-impedance measurements of the electronic state and dissipation of magnetic vortices in superconducting LiFeAs single crystals (2012)
  • Author(s): Tatsunori Okada, Hideyuki Takahashi, Yoshinori Imai, Kentaro Kitagawa, Kazuyuki Matsubayashi, Yoshiya Uwatoko, and Atsutaka Maeda
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 86
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Scanning tunneling microscopy/spectroscopy of vortices in LiFeAs (2012)
  • Author(s): T. Hanaguri, K. Kitagawa, K. Matsubayashi, Y. Mazaki, Y. Uwatoko, and H. Takagi
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 85
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic Coulomb fields of monopoles in spin ice and their signature (2012)
  • Author(s): G. Sala
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 108 Issue: 21 Pages: 217203-217203
  • DOI: 10.1103/physrevlett.108.217203
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 10 GPa-Class High-Pressure NMR Technique Realized by the New Cell with Improved Space Efficiency (2012)
  • Author(s): 北川健太郎、松林和幸、後藤弘匡、松本健彦、上床美也、八木健彦、瀧川 仁
  • Journal Title: The Review of High Pressure Science and Technology Volume: 22 Issue: 3 Pages: 198-205
  • DOI: 10.4131/jshpreview.22.198
  • NAID: 130001916403
  • ISSN: 0917-639X, 1348-1940
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Investigation of the superconducting gap structure in SrFe2(As0.7P0.3)2 by magnetic penetration depth and flux flow resistivity analysis (2012)
  • Author(s): H. Takahashi, T. Okada, Y. Imai, K, Kitagawa, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko and A. Maeda
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 86 Issue: 14 Pages: 144525-144529
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.144525
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Yb-Co-X新化合物の物性評価とNMR (2014)
  • Author(s): 北川健太郎,岩谷誠,小松健良,西岡孝,岸本恭来,松村政博,真木祥千子,山浦淳一,片山尚幸,澤博,松林和幸,上床美也
  • Organizer: 日本物理学会2014年年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス(口頭、29pCM-11)
  • Year and Date: 2014-03-29
• [Presentation] 反強四極子秩序を示すPrV2Al20の高圧下における磁場-温度相図 (2014)
  • Author(s): 松林和幸，鈴木淳一郎，辻本真規，酒井明人，中辻知，北川健太郎，上床美也
  • Organizer: 日本物理学会第６９回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学平塚キャンパス
• [Presentation] Yb-Co-X新化合物の合成と物性評価 (2014)
  • Author(s): 岩谷誠，北川健太郎，小松健良，西岡孝，岸本恭来，松村政博，山浦淳一，片山尚幸，澤博，松林和幸，上床美也
  • Organizer: 日本物理学会第６９回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学平塚キャンパス
• [Presentation] Yb-Co-X新化合物の物性評価とNMR (2014)
  • Author(s): 北川健太郎，岩谷誠，小松健良，西岡孝，岸本恭来，松村政博，山浦淳一，片山尚幸，澤博，松林和幸，上床美也
  • Organizer: 日本物理学会第６９回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学平塚キャンパス
• [Presentation] 10GPa超級超高圧NMR技術の高圧化・大容積化 (2013)
  • Author(s): 賀来真司、松林和幸、上床美也、北川健太郎
  • Organizer: 第54回高圧討論会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ, 新潟市(ポスター、2P31)
  • Year and Date: 2013-11-15
• [Presentation] LaRu_2P_2超伝導体のNQR/NMR研究 (2013)
  • Author(s): 北川健太郎、小松健良、西岡孝、藤原哲也、繁岡透
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス(口頭、27aEC-12)
  • Year and Date: 2013-09-27
• [Presentation] NMR Study on Pressure-Induced Superconductivity of NaFeAs Single Crystals up to 7 GPa (2013)
  • Author(s): K. Kitagawa, Y. Mezaki, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko, and M. Takigawa
  • Organizer: SCES2013 (Strongly Correlated Electron Systems)
  • Place of Presentation: Tokyo(口頭、5 6p I-1-6)
  • Year and Date: 2013-08-06
• [Presentation] NMR Study on Pressure-Induced Superconductivity of NaFeAs Single Crystals up to 7 GPa (2013)
  • Author(s): K. Kitagawa, Y. Mezaki, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko, and M. Takigawa
  • Organizer: SCES2013 (Strongly Correlated Electron Systems)2013
  • Place of Presentation: 東京大学伊藤国際学術研究センター
• [Presentation] Heavy fermion superconductivity under pressure in the quadrupole system PrTi2Al20 (2013)
  • Author(s): Kazuyuki Matsubayashi, Toshiki Tanaka, Jyunichirou Suzuki, Akito Sakai, Satoru Nakatsuji, Kentarou Kitagawa, Yasunori Kubo, Yoshiya Uwatoko
  • Organizer: SCES2013 (Strongly Correlated Electron Systems)2013
  • Place of Presentation: 東京大学伊藤国際学術研究センター
• [Presentation] Electrical resistivity measurement under pressure in the cubic quadrupole system PrV2Al20 (2013)
  • Author(s): Junichiro Suzuki, Kazuyuki Matsubayashi, Toshiki Tanaka, Akito Sakai, Satoru Nakatsuji, Kentarou Kitagawa, Yasunori Kubo, Yoshiya Uwatoko
  • Organizer: SCES2013 (Strongly Correlated Electron Systems)2013
  • Place of Presentation: 東京大学伊藤国際学術研究センター
• [Presentation] 四極子秩序を示すPrT2Al20(T=V, Ti)における高圧下物性測定 (2013)
  • Author(s): 鈴木淳一郎，松林和幸，酒井明人，中辻知，久保康則，北川健太郎，上床美也
  • Organizer: 日本物理学会２０１３年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス
• [Presentation] 圧力誘起磁気秩序を示すYbCo2Zn20およびYbNi3Ga9におけるメタ磁性の圧力効果 (2013)
  • Author(s): 松林和幸，河江達也，山下哲朗，大原繁男，北川健太郎，上床美也
  • Organizer: 日本物理学会２０１３年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス
• [Presentation] LaRu2P2超伝導体のNQR/NMR研究 (2013)
  • Author(s): 北川健太郎，小松健良，西岡孝，藤原哲也，繁岡透
  • Organizer: 日本物理学会２０１３年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学常三島キャンパス
• [Presentation] 四極子秩序を示すPrT2Al20 (T=Ti,V)における量子臨界現象の検証 (2013)
  • Author(s): 鈴木 淳一郎, 松林 和幸, 酒井 明人, 中辻 知, 上床 美也, 久保 康則, 北川健太郎
  • Organizer: 第５４回高圧討論会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟市）
• [Presentation] 10GPa超級超高圧NMR技術の高圧化・大容積化 (2013)
  • Author(s): 賀来真司, 松林和幸, 上床美也, 北川健太郎
  • Organizer: 第５４回高圧討論会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟市）
• [Presentation] 四極子秩序を示すPrTi2Al20における圧力誘起重い電子系超伝導 (2013)
  • Author(s): 松林 和幸, 鈴木 淳一郎, 酒井 明人, 中辻 知, 上床 美也, 田中 斗志貴, 久保 康則, 北川健太郎
  • Organizer: 第５４回高圧討論会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • Invited
• [Presentation] 低温物性物理における最高圧力下NMRと超伝導研究 (2013)
  • Author(s): 北川健太郎
  • Organizer: 日本分光学会中国四国支部 平成25年度 年次講演会
  • Place of Presentation: 広島大学 東広島キャンパス
  • Invited
• [Presentation] 超高分解レーザー光電子分光によるLiFeAsの超伝導ギャップの異方性 (2013)
  • Author(s): 山本遇哲，岡崎浩三，大田由一，小谷佳範，下志万貴博，木須孝幸，北川健太郎，松林和幸，上床美也，瀧川仁，Chuangtian Chen，渡部俊太郎，辛埴
  • Organizer: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県）
• [Presentation] PrTi2Al20における四極子秩序と超伝導の圧力効果 (2013)
  • Author(s): 鈴木淳一郎，田中斗志貴，松林和幸，酒井明人，中辻知，久保康則，北川健太郎，上床美也
  • Organizer: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県）
• [Presentation] 冷凍機による新組成希薄希土類化合物の交流磁化率測定 (2013)
  • Author(s): 毛利太郎，横田健人，西岡孝，北川健太郎，加藤治一，松村政博
  • Organizer: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県）
• [Presentation] 近藤半導体CeFe2Al10の希釈効果 (2013)
  • Author(s): 藤井一希，西岡孝，北川健太郎，加藤治一，松村政博
  • Organizer: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県）
• [Presentation] Al-NQRによるCeOs2Al10の新奇相転移の圧力変化の研究 (2013)
  • Author(s): 山尾美奈実，富田直矢，岸本恭来，松村政博，加藤治一，北川健太郎，西岡孝，小林理気，谷田博司，世良正文
  • Organizer: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県）
• [Presentation] 10GPa超級高体積超高圧装置の開発によるNMR及びマクロ測定II (2013)
  • Author(s): 北川健太郎，松林和幸，西岡孝，後藤弘匡，松本武彦，上床美也，八木健彦，瀧川仁
  • Organizer: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県）
• [Presentation] PrV2Al20の圧力制御による四極子秩序の研究 (2013)
  • Author(s): 田中斗志貴，鈴木淳一郎，松林和幸，上床美也，酒井明人，中辻知，久田旭彦，北川健太郎，久保康則
  • Organizer: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県）
• [Presentation] 無冷媒横磁場マグネットによる磁化測定装置の開発 (2013)
  • Author(s): 田島史郷，藤井一希，西岡孝，北川健太郎，加藤冶一，松村政博
  • Organizer: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県）
• [Presentation] Na(Fe,Co)As単結晶のマイクロ波表面インピーダンス測定 (2013)
  • Author(s): 今井良宗，越田真史，高橋英幸，岡田達典，北川健太郎，松林和幸，上床美也，瀧川仁，前田京剛
  • Organizer: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県）
• [Presentation] 中間価数物質YbNi3Ga9における圧力誘起強磁性秩序と価数クロスオーバー (2013)
  • Author(s): 松林和幸，平山貴士，山下哲郎，大原繁男，河村直己，水牧仁一朗，石松直樹，北川健太郎，上床美也，渡辺真仁
  • Organizer: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県）
• [Presentation] Cu-NMR測定にみるAサイト秩序ペロブスカイト系A'Cu3Ru4O12のA'置換効果 (2013)
  • Author(s): 加藤治一，安部俊克，北川健太郎，西岡孝，松村政博
  • Organizer: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県）
• [Presentation] CeRu2Al10置換系のホール効果 (2013)
  • Author(s): 西岡孝，北川健太郎，加藤治一，松村政博，川村幸裕，谷田博司，世良正文
  • Organizer: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（広島県）
• [Presentation] 10GPa超級大容積超高圧セルによるNMR技術の開発 (2012)
  • Author(s): 北川健太郎、松林和幸、後藤弘匡、松本健彦、上床美也、八木健彦、瀧川仁
  • Organizer: 第53回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス(ポスター、2P40)
  • Year and Date: 2012-11-08
• [Presentation] 10GPa超級高体積超高圧装置の開発によるNMR及びマクロ測定 (2012)
  • Author(s): 北川健太郎、松林和幸、後藤弘匡、松本健彦、上床美也、八木健彦、瀧川仁
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学(ポスター、20pPSB-28)
  • Year and Date: 2012-09-20
• [Presentation] Flux flow and novel quasiparticle dissipation in LiFeAs investigated by microwave surface impedance measurements (2012)
  • Author(s): Okada, T., Maeda, A., Imai, Y., Takahashi, H., Kitagawa, K., Matsubayashi, K., Uwatoko, Y., Takigawa, M.
  • Organizer: Materials and Mechanisms of Superconductivity (M2S2012)
  • Place of Presentation: ワシントンDC
• [Presentation] Magnetic penetration depth and flux flow resistivity of SrFe2(As,P)2 single crystals (2012)
  • Author(s): Takahashi, H., Imai, Y., Okada, T., Maeda, A., Kitagawa, K., Matsubayashi, K., Takigawa, M., Uwatoko, Y.
  • Organizer: Materials and Mechanisms of Superconductivity (M2S2012)
  • Place of Presentation: ワシントンDC
• [Presentation] Superconducting gap anisotropy in iron-pnictide LiFeAs: laser-ARPES (2012)
  • Author(s): Yamamoto, H. Q., Okazaki, K., Ota, Y., Kotani, Y., Shimojima, T., Kiss, T., Kitagawa, K., Matsubayashi, K., Uwatoko, Y., Takigawa, M., Chen, C.-T., Watanabe, S., Shin, S.
  • Organizer: Materials and Mechanisms of Superconductivity (M2S2012)
  • Place of Presentation: ワシントンDC
• [Presentation] RFe2Al10（R=希土類）の磁性 (2012)
  • Author(s): 藤井一希，北川健太郎，西岡孝，加藤治一，松村政博，谷田博司，世良正文
  • Organizer: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（神奈川県）
• [Presentation] CeRu2Al10の量子臨界点近傍の輸送特性 (2012)
  • Author(s): 栗原弘光，北川健太郎，西岡孝，加藤治一，松村政博，谷田博司，世良正文
  • Organizer: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（神奈川県）
• [Presentation] Na(Fe,Co)As単結晶の磁場中マイクロ波表面インピーダンス測定 (2012)
  • Author(s): 岡田達典，高橋英幸，今井良宗，北川健太郎，松林和幸，上床美也，前田京剛
  • Organizer: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（神奈川県）
• [Presentation] 10GPa超級高体積超高圧装置の開発によるNMR及びマクロ測定 (2012)
  • Author(s): 北川健太郎，松林和幸，後藤弘匡，松本健彦，上床美也，八木健彦，瀧川 仁
  • Organizer: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（神奈川県）
• [Presentation] Al-NQRによるCeT2Al10（T=Ru, Os)の新奇相転移の研究II (2012)
  • Author(s): 松村政博，富田直矢，山尾美奈実，加藤治一，北川健太郎，西岡孝，谷田博司，世良正文
  • Organizer: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（神奈川県）
• [Presentation] Aサイト秩序ペロブスカイト系A'Cu3Ru4O12のCu-NQR測定 (2012)
  • Author(s): 加藤治一，安部俊克，北川健太郎，西岡孝，松村政博
  • Organizer: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（神奈川県）
• [Presentation] かご状物質C12A7:Hの微視的物性 (2012)
  • Author(s): 田邊尚輝，加藤治一，北川健太郎，西岡孝，松村政博
  • Organizer: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（神奈川県）
• [Presentation] 10GPa超級大容積超高圧セルによるNMR技術の開発 (2012)
  • Author(s): 北川健太郎，松林和幸，後藤弘匡，松本健彦，上床美也，八木健彦，瀧川 仁
  • Organizer: 第５３回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府）
• [Remarks]
  • URL: http://www.cc.kochi-u.ac.jp/?kitag/
• [Remarks] 高知大学理学部理学科物理科学コース 北川研究室
  • URL: http://www.cc.kochi-u.ac.jp/~kitag/
• [Remarks] 高知大学理学部理学科物理科学コース 北川研究室
  • URL: http://www.cc.kochi-u.ac.jp/~kitag/