カゴ状化合物の局所フォノンと伝導電子の結合に対する超音波スペクトロスコピー

• Project Area: Emergence of Heavy Electrons and Their Ordering
• Project/Area Number: 23102701
• 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, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10456353)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2012: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2011: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
• Keywords: 超音波物理 / ラットリング / 重い電子系 / カゴ状化合物 / 国際研究者交流：ドイツ / 国際研究者交流:ドイツ

Outline of Annual Research Achievements

1. 重い電子超伝導物質PrOs_4Sb_12の電気抵抗と弾性定数の同時測定を磁場中で行い，弾性応答の観点から超伝導相図の再構築を試みた．その結果，本系の非BCS超伝導は測定感度内で弾性定数C_11(= C_B+4/3*(C_11-C_12)/2)に変化をもたらさないことがわかった．一方，過去の報告（~17 MHz)では結晶場以外の寄与による弾性定数(C_11-C_12)/2のソフト化がT_c近傍まで続き，T_c以下でソフト化が停止するとされており，本研究結果と大きく矛盾する．ここで，本研究では320 MHzまでの高周波測定を行い，複数の周波数帯において再現性を確認していることを鑑みると，過去の測定では，超音波の低い指向性によって異なる超音波モードの混在が起こっている可能性が高いという結論に至った．
2. Uを内包するカゴ状結晶構造を持つクラスレート化合物U_3Pd_20Si_6の磁場中超音波測定を行った。試料表面を研磨し，測定精度のさらなる向上を試みた結果，T_N直下において超音波の吸収・散乱が生じ測定が困難になる領域が磁場の印可に伴い拡大することを発見した．その領域は過去の報告にある低温・高磁場領域のスピンフロップ相に繋がることが予想され，大きな弾性異常とスピンフロップ状態の複雑な磁気構造からは高次多極子の寄与が示唆される．尚, 本系8cサイトのUのサイトシンメトリーはTdでありパリティ混成に起因する奇パリティの電気・磁気多極子が関与している可能性も考えられる．
3. ラットリングを示すカゴ状化合物探索の一環として，神戸大菅原氏から提供されたEuOs4Sb12の超音波測定を行なった．本系は零磁場で9 K付近に強磁性転移を示すが，磁場中での弾性定数測定の結果，8 T, 10 K近傍でキュリー点が消失した後に，超音波分散らしき周波数依存性を伴う弾性異常を発見した．

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Γ3-Type Lattice Instability and the Hidden Order of URu2Si2 by Precise dc Magnetization Measurements (2013)
  • Author(s): T. Yanagisawa
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 82 Issue: 1 Pages: 13601-13601
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.013601
  • URL: http://eprints.lib.hokudai.ac.jp/dspace/handle/2115/51134
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Observation of an Unusual Magnetic Anomaly in the Superconducting Mixed State of Heavy-Fermion Compound UBe13 by Precise dc Magnetization Measurements (2012)
  • Author(s): Y. Shimizu
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 109 Issue: 21
  • DOI: 10.1103/physrevlett.109.217001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Study of Elastic Properties of URu2Si2 in Comparison with the Non-5f Contribution of ThRu2Si2 (2012)
  • Author(s): T. Yanagisawa
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 391 Pages: 12079-12079
  • DOI: 10.1088/1742-6596/391/1/012079
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anomalous Upper Critical Field in the Heavy-Fermion Superconductor UBe13 Studied by DC Magnetization Measurements (2012)
  • Author(s): Y. Shimizu
  • Journal Title: J. Phys.: Conf. Ser. Volume: 391 Pages: 012065-012065
  • DOI: 10.1088/1742-6596/391/1/012065
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of Pressure on Cage-Structural Compound Ce3Pd20Ge6 (2012)
  • Author(s): H. Hidaka
  • Journal Title: J. Phys. Conf. Ser. Volume: 391 Pages: 012019-012019
  • DOI: 10.1088/1742-6596/391/1/012019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Maki Parameter and Upper Critical Field of the Heavy-Fermion Superconductor UBe_<13> (2011)
  • Author(s): Y.Shimizu, Y.Ikeda, et al
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 80 Issue: 9 Pages: 093701-093701
  • DOI: 10.1143/jpsj.80.093701
  • Peer Reviewed
• [Presentation] URu2Si2の強磁場弾性応答 (2013)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: 日本物理学会 第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（東広島市）
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] U3Pd20Si6の磁場中弾性応答 (2013)
  • Author(s): 日浦健太
  • Organizer: 日本物理学会 第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（東広島市）
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] PrOs4Sb12の非BCS型超伝導転移近傍における弾性定数と電気抵抗の同時測定II (2013)
  • Author(s): 門別翔太
  • Organizer: 日本物理学会 第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（東広島市）
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] カゴ状構造を持つSmBe13の低温物性 (2013)
  • Author(s): 山崎聖悟
  • Organizer: 日本物理学会 第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学（東広島市）
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] 充填スクッテルダイトROs4Sb12 (R = 希土類)の低エネルギー局所フォノン (2013)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: 新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」第４回研究会
  • Place of Presentation: 東京工業大学（目黒区）
  • Year and Date: 2013-01-12
• [Presentation] URu2Si2の強磁場弾性応答 (2012)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: URu2Si2の隠れた秩序及び関連する現象に関する研究会
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
  • Year and Date: 2012-11-12
• [Presentation] 充填スクッテルダイト化合物の超音波分散 (2012)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: 新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」ワークショップ ~カゴ状構造に宿る強相関物性~
  • Place of Presentation: 首都大学東京（八王子市）
  • Year and Date: 2012-09-27
• [Presentation] パルス強磁場を用いたURu2Si2の超音波測定 (2012)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（横浜市）
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] PrOs4Sb12の非BCS型超伝導転移近傍における弾性定数と電気抵抗の同時測定 (2012)
  • Author(s): 門別翔太
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学（横浜市）
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] URu2Si2のパルス強磁場下における超音波実験 (2012)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: 新学術領域研究「超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア」第2回領域会議
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
  • Year and Date: 2012-08-31
• [Presentation] カゴ状化合物SmBe13の低温物性 (2012)
  • Author(s): 日高宏之
  • Organizer: 新学術領域研究「超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア」第2回領域会議
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
  • Year and Date: 2012-08-31
• [Presentation] パルス磁場を用いたSmOs4Sb12の超音波測定 (2012)
  • Author(s): 門別翔太
  • Organizer: 新学術領域研究「超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア」第2回領域会議
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
  • Year and Date: 2012-08-31
• [Presentation] Elastic Constant of SmOs4Sb12 under High Magnetic Field (2012)
  • Author(s): T. Yanagisawa
  • Organizer: International Conference of Magnetism (ICM2012)
  • Place of Presentation: BEXCO（韓国）
  • Year and Date: 2012-07-12
• [Presentation] URu2Si2の超音波物性研究の現状 (2012)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: 強相関ウラン系および関連物質の磁性と超伝導に関する研究会
  • Place of Presentation: 北海道大学（札幌市）
  • Year and Date: 2012-06-13
• [Presentation] 希土類充填スクッテルダイトにおける超音波分散の内包イオンによる変化 (2012)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: 新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」ワークショップ～重い電子系における格子・フォノンの役割～
  • Place of Presentation: 岩手大学（盛岡市）
  • Year and Date: 2012-06-10
• [Presentation] パルス磁場を用いたSmOs4Sb12の超音波測定 (2012)
  • Author(s): 門別翔太
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学(西宮市)
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] SmOs4Sb12のの強磁場下に於ける弾性応答 (2012)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学(西宮市)
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] 重い電子系物質SmOs4Sb12単結晶におけるSb-NMR測定 (2012)
  • Author(s): 井原慶彦
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学(西宮市)
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] カゴ状化合物Ce3Pd20Ge6の圧力効果 (2012)
  • Author(s): 日高宏之
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学(西宮市)
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] SmOs4Sb12の音響ドハース・ファンアルフェン効果 (2011)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: 日本物理学会2011年大秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山市)
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] Local Charge Fluctuation in the Atomic Cage (2011)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: Brazil-Japan Mini Workshop on Heavy Electron Physics
  • Place of Presentation: Cento Brasileiro de Pesquisas Fisicas(ブラジル)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-13
• [Presentation] Ultrasonic dispersions of non-magnetic origin in the unconventional heavy fermion system SmOs4Sb12 (2011)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: Workshop 「From Blue Pigment to Green energy : Cobolt mines-Skutterudites-Thermoelectrics」
  • Place of Presentation: Tyrifjord Hotel(ノルウェー)
  • Year and Date: 2011-09-05
• [Presentation] 磁場に鈍感な重い電子系SmOs4Sb12の超音波分散 (2011)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Organizer: 新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」第3回研究会
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所(柏市)
  • Year and Date: 2011-06-25
• [Book] 講義ノート第56回物性若手夏の学校(2011年度)「超音波から観た多極子・ラットリング」物性研究第97巻,第5号,pp.791-823 (2011)
  • Author(s): 柳澤達也
  • Total Pages: 32
  • Publisher: 物性研究刊行会
• [Remarks] 研究代表者（柳澤達也）の研究室ホームページ
  • URL: http://sonicbangs.sci.hokudai.ac.jp/yanagisawa/publications
• [Remarks]
  • URL: http://www.cris.hokudai.ac.jp/yanagisawa/publications/