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High Magnetic Field Order and Magnetic Correlation of URu2Si2-Verifing Phase Diagram and Symmetry

Publicly Offered Research

Project AreaJ-Physics: Physics of conductive multipole systems
Project/Area Number 18H04300
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

野尻 浩之  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80189399)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywords5f電子系 / 中性子回折 / 強磁場 / 量子相転移 / 超強磁場 / 多極子 / 中性子回析
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、長年にわたり解明が待たれてきたU(RhxRu1-x)2Si2の強磁場相について、パルス磁場中性子回折を中心にした実験により、Rh濃度依存性を含めて明らかにした。その結果、強磁場相は2種類あり、Rh濃度が3 %程度を境に、低濃度側の非整合相から高濃度側の整合相に転移することを確定した。この結果は、これまでII相と呼ばれて来た相が、濃度によって異なる2つの相からなっていることを意味する。また、強磁場領域の整合―非整合相転移は、零磁場における隠れた秩序の消滅と対応する。
x=0の非整合相: 磁化過程には、磁場上昇時だけ現れる飽和磁化に対する磁化の比M/MS ~0.37の準安定相と安定相のM/MS =0.6の2相あるが、いずれもQa~0.6の非整合相で、変調はサイン波的なスピン密度波状態である。格子変調については、分解能の範囲で見られない。一方、温度を4.2~5 K程度に上げると、磁気ピークはa*軸方向に広がり、複数の波数に分解するように見える。
x=0, 0.02は、Qa~0.62とやや大きくなるが、共通して非整合スピン密度波状態にあると結論付けられる。準安定相がRhドーピングにより安定相になることから、Qa~0.6の磁気秩序は、少なくとも2つの非常に近い磁気波数の競合の下で実現しており、RhドーピングによりQaが大きくなることがM/MS ~0.37の安定化の原因である。Rh濃度による磁気波数の系統的な変化から、フェルミ面の変化と磁気波数が対応していることがわかる。
さらに、Rhのドーピングを増やして、0.04 にすると、 Qa=2/3の整合相が出現する。この整合相は、より高濃度のx=0.08でも確認されている。これらの研究により、Rhドープにより非整合―整合相転移が起こることが判った。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] LNCMI/CEA/ILL(フランス)

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  • [Int'l Joint Research] PSI/University of Zurich(スイス)

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  • [Int'l Joint Research] Helmholtz Institute at Berlin(ドイツ)

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  • [Int'l Joint Research] LNCMI/CEA/Institut Laue-Langevin(フランス)

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  • [Int'l Joint Research] Paul Scherrer Institute/University of Zurich(スイス)

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  • [Int'l Joint Research] Helmholtz Institute at Berlin(ドイツ)

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  • [Journal Article] Randomly Hopping Majorana Fermions in the Diluted Kitaev System α-Ru0.8Ir0.2Cl32020

    • Author(s)
      Do Seung-Hwan、Lee C. H.、Kihara T.、Choi Y. S.、Yoon Sungwon、Kim Kangwon、Cheong Hyeonsik、Chen Wei-Tin、Chou Fangcheng、Nojiri H.、Choi Kwang-Yong
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 124 Issue: 4

    • DOI

      10.1103/physrevlett.124.047204

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Magnetic ground state of the frustrated spin-12 chain compound β-TeVO4 at high magnetic fields2019

    • Author(s)
      Pregelj M.、Zorko A.、Klanjsek M.、Zaharko O.、White J. S.、Prokhnenko O.、Bartkowiak M.、Nojiri H.、Berger H.、Arcon D.
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 100 Issue: 9

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.094433

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] URu2Si2 under intense magnetic fields: From hidden order to spin-density wave2018

    • Author(s)
      W. Knafo, D. Aoki, G. W. Scheerer, F. Duc, F. Bourdarot, K. Kuwahara, H. Nojiri, L.-P. Regnault, J. Flouquet
    • Journal Title

      PHYSICA B-CONDENSED MATTER

      Volume: 536 Pages: 457-460

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Progress in High Magnetic Field SR and XFEL Experiments2019

    • Author(s)
      H. Nojiri
    • Organizer
      Asia Pacific Physics Confference
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] High magnetic eld neutron diffraction in the magnetic eld induced spin-density wave phase in URu2Si22019

    • Author(s)
      T. Kihara, H. Nojiri
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 直交ダイマー系の量子相転移とESR禁制遷移2018

    • Author(s)
      坂井徹, 中野博生, 野尻浩之
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
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  • [Presentation] Ur(Ru1-xRhx)2Si2強磁場相の非整合-整合転移2018

    • Author(s)
      野尻浩之, 木原工, 青木大, 桑原慶太郎, P. Manual, F. Bourdarot, F. Duc, K. William, P. Frings
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Quantum Beam Experiments in Strong Magnetic Fields Generated by a Portable Capacitor Bank2018

    • Author(s)
      H. Nojiri
    • Organizer
      The 16th International Conference on Megagauss Magnetic Field Generation and Related Topics
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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