カゴ状構造を持つ物質群に於けるラットリング探索の超音波からの新アプローチ

• Project Area: Emergence of Heavy Electrons and Their Ordering
• Project/Area Number: 21102501
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 柳澤 達也 北海道大学, 創成研究機構, 特任助教 (10456353)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2010: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2009: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
• Keywords: ラットリング / 超音波 / 充填スクッテルダイト / 電子-格子相互作用 / カゴ状化合物 / 局所電荷ゆらぎ / アメリカ:ポーランド

Research Abstract

充填スクッテルダイト化合物SmOs_4Sb_<12>はその電子比熱係数(γ=820mJ mol^<-1>K^<-2>)が30Tの高磁場下比熱測定に於いても磁場に依存せず増強されたままであることから,「磁場に鈍感な重い電子系」として注目されている.この電子比熱係数の磁場に対する堅牢性は従来型のスピン自由度に由来する磁気近藤効果の理論では説明できないため,4f電子の持つ電気多極子自由度に由来する多チャンネル近藤効果や,ゲストイオンの局所振動(局所電荷分布の自由度)と電子系の結合による新規多体効果などの新たな理論提案が活発に為されている.
本研究ではそのようなエキゾチックな多体効果の由来となる局所電荷自由度を実験的に観測できる超音波をプローブとして用い,新たにフラックス法で育成したSmOs_4Sb_<12>の単結晶に対して超音波精密測定を行った.その結果,横波弾性定数C_<44>は結晶場効果によるソフト化を示し,多体効果により低温で収束する振る舞いを示した.一方、縦波弾性定数C_<11>においてはエネルギーと時間スケールの異なる2つの超音波分散の観測に成功した.また新潟大学後藤研究室との共同研究でヘリウム3冷凍機を用いた磁場中極低温実験を行い,10Tの磁場下においてもその超音波分散が全く磁場の影響を受けないことを明らかにし,磁場に鈍感な重い電子系であるSmOs_4Sb_<12>のゲストSmイオンが,磁場依存しない局所非調和振動の自由度を有することを実験的に初めて証明した.超音波分散の現象論的解析からラットリングの活性エネルギーと特性時間を見積もり,それらとアインシュタイン温度,電子比熱係数γ等の系統変化に相関があることを指摘した.

Research Products

• [Journal Article] Magnetic-Field-Independent Ultrasonic Dispersions in the Magnetically Robust Heavy Fermion System SmOs_4Sb_<12> (2011)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan Volume: 80
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Superconductivity, magnetic order, and quadrupolar order in the filled skutterudite system Pr_<1-x>Nd_xOs_4Sb_<12> (2011)
  • Author(s): Pei-Chun Ho
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 83
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Elastic Constants of Filled Skutterudite LaRu_4As_<12> (2011)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series Volume: 273
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetization in the Superconducting Mixed State of the Heavy-Fermion Compound UBe_<13> (2011)
  • Author(s): 清水悠晴
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series Volume: 273
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Shubnikov-de Haas Effect Measurements on CeOs_4Sb_<12> for Fields along [001] (2010)
  • Author(s): Pei-Chun Ho
  • Journal Title: Research Reports for Pulsed Field Facility at LANL Pages: 131-131
• [Journal Article] Shubnikov-de Haas Effect Measurements on NdOs_4Sb_<12> for Fields along [001] and [011] (2010)
  • Author(s): Pei-Chun Ho
  • Journal Title: Research Reports for Pulsed Field Facility at LANL Pages: 116-116
• [Presentation] 充填スクッテルダイトSmOs_4Sb_<12>の超音波分散 (2010)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: 日本物理学会2010年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大 中百舌鳥キャンパス(大阪府)
  • Year and Date: 2010-09-25
• [Presentation] Ultrasonic Measurements on the Cage-Structured Clathrate Compound U_3Pd_<20>Si_6 (2010)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: International Conference on Heavy Electrons 2010
  • Place of Presentation: 東京都立大 南大沢キャンパス(東京都)
  • Year and Date: 2010-09-18
• [Presentation] Elastic Constants of Filled Skutterudite LaRu_4As_<12> (2010)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2010
  • Place of Presentation: サンタフェ,ニューメキシコ州,アメリカ合衆国
  • Year and Date: 2010-07-01
• [Presentation] Specific Heat and Magnetization Studies in the Superconducting Mixed State of UBe_<13> (2010)
  • Author(s): 清水悠晴
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2010
  • Place of Presentation: サンタフェ,ニューメキシコ州,アメリカ合衆国
  • Year and Date: 2010-06-28
• [Presentation] 充填スクッテルダイトLaRu_4A_<S12>の超音波測定 (2010)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: 日本物理学会第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス(岡山市)
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] 重い電子系化合物URu_2Si_2のRhドープ系における超音波測定 (2010)
  • Author(s): 齋藤旬
  • Organizer: 日本物理学会第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス(岡山市)
  • Year and Date: 2010-03-21
• [Presentation] Pr_<1-x>Nd_xOs_4Sb_<12>におけるラットリングの超音波測定 (2009)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: 日本物理学会 2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪キャンパス(熊本市)
  • Year and Date: 2009-09-26
• [Presentation] カゴ状化合物U_3Pd_<20>Si_6の超音波測定 (2009)
  • Author(s): 真山太一
  • Organizer: 日本物理学会 2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪キャンパス(熊本市)
  • Year and Date: 2009-09-26
• [Presentation] Novel magnetism and superconductivity on filled skutterudite compounds which possess rattling (2009)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: International symposium for young scientists on physics of strongly correlated electrons
  • Place of Presentation: 北海道大学 遠友学舎(札幌市)
  • Year and Date: 2009-08-26
• [Remarks]
  • URL: http://www.cris.hokudai.ac.jp/yanagisawa/
• [Remarks] 研究室webページ
  • URL: http://www.cris.hokudai.ac.jp/yanagisawa/publications