Materials search for the spin-orbit-coupled metal and investigation of the electron-nematic state
Publicly Offered Research
| Project Area | Physical Properties of Quantum Liquid Crystals |
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| Project/Area Number |
20H05150
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
廣井 善二 東京大学, 物性研究所, 教授 (30192719)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | スピン軌道結合金属 / Cd2Re2O7 / PbRe2O6 / β-ReO2 / 多極子秩序 / 多極子 |
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| Outline of Research at the Start |
金属伝導を示す物質の性質はフェルミ面で特徴付けられる伝導電子の振る舞いにより決定される。一般にフェルミ面は様々な相互作用に対して不安定となり、その典型例が電子格子相互作用によるギャップの生成と超伝導の発現である。本研究では、新たな分野としてスピン軌道相互作用による不安定性を有するスピン軌道結合金属に注目し、そこでのフェルミ面不安定性がもたらす特異な奇パリティ電子秩序を研究する。この不安定性は自発的に結晶の空間反転対称性を破り、フェルミ面にスピン分裂を引き起こす。スピン軌道結合金属の例はパイロクロア酸化物Cd2Re2O7に限られており、その物理を確立するには新規な候補物質の探索が必要である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は特にCd2Re2O7の構造転移に関する実験を行った。スピン結合金属には反転対称性を破る相転移が期待されるが、実際の物質ではさらに複雑な相転移系列が観測される。結晶構造に関する情報は、電子系の不安定性と結合する多極子自由度の特定に欠かせないが、これまで信頼のできるデータが得られていなかった。その理由は構造転移に伴う歪みが非常に小さいことから、通常の実験ではこれを分解できないことにあった。本研究では、超高分解能放射光X線回折を駆使してピーク分離に成功し、格子定数の温度変化を初めて決定した。その結果、これまで１次転移と思われていた120Kにおける正方晶Ⅱ相からⅢ相への転移が、115Kと100Kの２段の２次転移からなることを明らかにした。その中間温度領域には直方晶相XIが存在する。これらの相転移系列はEu秩序変数で見事に説明された。この発見はスピン軌道結合金属の典型であるCd2Re2O7のフェルミ液体不安定性を理解する上で重要な知見を与えた。
昨年度から継続して、NaAlSiの表面超伝導に関する研究を行った。その結果、結晶の(101)側面において部分的な超伝導が起こっている可能性を指摘した。そのTcはバルクとほぼ同じだが、幾何学的配置からより大きな上部臨界磁場をもつため、バルクの超伝導が磁場により抑制されても生き残る。さらに共同研究による磁気トルクの測定を通して、(001)表面でも表面超伝導が起こっていることが分かった。これらの表面超伝導状態はその起源がトポロジカル表面状態と関係していることが期待されている。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(13 results)
