ミュオンスピン緩和法による重い電子系の研究

• Project Area: Emergence of Heavy Electrons and Their Ordering
• Project/Area Number: 21102525
• 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: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 髭本 亘 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究主幹 (90291103)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000); Fiscal Year 2010: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2009: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 重い電子系 / 希土類化合物 / 多極子秩序 / 異方的超伝導

Research Abstract

重い電子系の諸問題、特に多極子の秩序と多極子ダイナミクス及び超伝導電子対の対称性のミュオンスピン回転、緩和法による実験的解明を目的とした研究を行っている。微視的な内部磁場測定手法であるμSR法は磁気多極子の検出に大きな威力を発揮し、高い感度と独自の時間窓で磁気揺らぎの検出が可能であり、この特性を活かした研究を行った。
PrIr_2Zn_<20>は最近見出された重い電子状態を持つ金属間化合物であり、希土類イオンであるPrが16個のZnで構成されるカゴに内包された構造を持つ。この物質では、多極子秩序が起こるものと考えられており、さらに0.05Kで超伝導を示す。我々は多極子秩序と超伝導状態についての詳細な理解を目指し、PrIr_2Zn_<20>におけるμSR実験を行った。2K以上では、常磁性であるにもかかわらず、ミュオンスピンの緩和が見られた。この緩和は0.02Kまで顕著な変化を示さず、磁気相転移や時間反転対称性の破れた超伝導などの状態は検出されていない。この結果は四極子の秩序状態と一致しており、磁気多極子の秩序は伴わないことが明らかになった。
SmIn_3は3段の逐次相転移があることが知られ、その転移の秩序変数が四極子である可能性がこれまで提唱されていたが、μSR実験では全秩序相において少なくとも内部磁場を伴う転移であることが確認され、全ての秩序相の主要な秩序変数は磁気多極子であり、スピン構造の逐次変化を持つことが示唆された。
またCeIrSi_3では圧力下のμSR実験を行い、圧力の増加とともに、反強磁性転移温度が減少し、やがて超伝導状態があらわれることを観測した。超伝導状態では磁性との共存が見られず、また超伝導状態での磁場侵入長を明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] μ^+ diffusion in cubic f-electron compounds observed by high transverse field μ^+SR (2010)
  • Author(s): T.U.Ito, W.Higemota, 他
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series Volume: 225
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Muon Knight shift measurements in CeCoIn_5 below 17kOe (2010)
  • Author(s): W.Higemoto, 他
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series Volume: 225
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Incommensurate-to-Commensurate Magnetic Phase Transition in SmIn_3 Observed by Muon Spin Relaxation (2010)
  • Author(s): T.U.Ito, W.Higemoto, 他
  • Journal Title: Journal of Phyical Society of Japan Volume: 80
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microscopic study of antiferromagnetic ground state and possible high-field ordered state in CeOs_4Sb_<12> using muon spin rotation and relaxation (2010)
  • Author(s): T.U.Ito, W.Higemota, 他
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 82
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evidence for appearance of an internal field in the ordered state of CeRu_2Al_<10> by μ^+SR (2010)
  • Author(s): S.Kambe, W.Higemoto, 他
  • Journal Title: Journal of Phyical Society of Japan 79
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] μ^+diffusion in cubic f-electron compounds observed by high transverse field μ^+SR
  • Author(s): T.U.Ito, W.Higemoto, 他
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Muon Knight shift measurements in CeCoIn_5 below 17kOe
  • Author(s): W.Higemoto, 他
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] μSR法によるPrIr_2Zn_<20>の多極子秩序と超伝導の研究 (2011)
  • Author(s): 髭本亘, 伊藤孝, 二宮和彦, 大石一城, 鬼丸孝博, 松本圭介, 高畠敏郎
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学
• [Presentation] 立方晶Γ_8基底DyB_6のμSRによる研究 (2011)
  • Author(s): 伊藤孝, 髭本亘, 二宮和彦, 伊賀文俊
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学
• [Presentation] 圧力下μSRによるCe系反強磁性体に対する圧力効果の研究 (2010)
  • Author(s): 髭本亘, 伊藤孝, 佐藤一彦, 大石一城, 山本悦嗣, 芳賀芳範, 大貫惇睦, 後神達郎
  • Organizer: 日本物理学会2010年度秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2010-09-24
• [Presentation] 立方晶Γ_8基底SmX_3(X=In,Sn,Pb)の秩序相におけるμSR (2010)
  • Author(s): 伊藤孝, 髭本亘, 二宮和彦, 鈴木博之
  • Organizer: 日本物理学会2010年度秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2010-09-24
• [Presentation] Muon Spin Relaxation in Yb-compounds near quantum critical point (2010)
  • Author(s): W.Higemoto, 他
  • Organizer: International Conference on Heavy Electrons 2010
  • Place of Presentation: 首都大学東京
  • Year and Date: 2010-09-19
• [Presentation] Time-reversal-symmetry in multiple ordered phases of SmX_3 (X=In,Sn,Pb) with cubic Γ_8 ground state (2010)
  • Author(s): T.U.Ito, W.Higemoto, 他
  • Organizer: International Conference on Heavy Electrons 2010
  • Place of Presentation: 首都大学東京
  • Year and Date: 2010-09-19
• [Presentation] YbPtSbのμSR (2010)
  • Author(s): 髭本亘, 伊藤孝, 二宮和彦, 大石一城、鈴木博之
  • 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
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] 立方晶Γ_8基底SmX_3(X=In, Sn, Pb)の秩序相におけるμSR (2010)
  • Author(s): 伊藤孝, 髭本亘, 二宮和彦, 鈴木博之
  • 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
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] Magnetism and Superconductivity in Ce-based Heavy Fermion systems (2009)
  • Author(s): 髭本亘, 他
  • Organizer: Advanced Science Research Symposium 2009
  • Place of Presentation: 茨城県東海村
  • Year and Date: 2009-11-11
• [Presentation] μ^+Diffusion in Cubic f-electron Compounds Observed by Transverse Field μ^+SR (2009)
  • Author(s): 伊藤孝, 髭本亘, 他
  • Organizer: Advanced Science Research Symposium 2009
  • Place of Presentation: 茨城県東海村
  • Year and Date: 2009-11-11