超音波で開拓する新しい秩序変数による新奇量子臨界現象の研究

• Project Area: Emergence of Heavy Electrons and Their Ordering
• Project/Area Number: 23102702
• 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: Iwate University
• Principal Investigator: 中西 良樹 岩手大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70322964)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000); Fiscal Year 2012: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2011: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
• Keywords: 一軸圧力 / 強相関系物理 / 複合極限環境 / 強相関電子系 / 金属物性 / 磁性 / 低温物性 / 物性実験 / 超音波

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、微小試料を用いた超音波測定を多重極限環境下（極低温、強磁場、高圧力）で高精度で測定出来る装置を立ち上げ、量子臨界点近傍に創出する新奇量子現象の電子状態を物質の弾性特性をもとに明らかにしてきた。特に、今年度はEuRh2Si2およびBaFe2As2の系について、圧力下超音波測定を行った。特にEuRh2Si2は、Euイオンの価数が２価または３価を取る中間価数状態にあり、この状態が極めて外部圧力に敏感であることが明らかにされている。本研究では、静水圧力下での超音波測定を行い、静水圧力下で示す異常な弾性特性を超音波測定で明らかにした。極めて興味深いのは、３価のEuイオンが示す磁気転移と価数が空間的に秩序化する価数転移との特性温度が拮抗しているため、比較的低圧領域で両者の入れ替わり、あるいは競合を観測することができるところにある。この状況が圧力下での興味深い量子現象に深く関っていることを明らかにした。
本研究の課題には掲げていなかったテーマで、本研究を遂行していく過程で切り拓かれた研究トピックスがBaFe2As2の研究である。特に一軸圧力下での超音波測定をBaFe2As2について行い、静水圧力下では構造相転移の転移温度が減少する結果とは対照的に、一軸圧では増加することを明らかにした。この結果は、この系の構造相転移を司る秩序変数が、極めて異方的に相関していることを示している。育成された単結晶のサイズが、十分ではなかったため、一つの結晶軸方向のみの圧力印加しか行えなかったが、今後、全結晶方位での測定を可能にし、構造相転移とこの系で出現する超伝導との相関をもとに、超伝導発現機構について今後明らかにしていく。

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] High-Field Phase Diagram of SmRu4P12 Determined by Ultrasonic Measurements in Pulsed Magnetic Fieldup to 55 T (2013)
  • Author(s): Masahito Yoshizawa, Hiroyuki Mitamura, Fumitaka Shichinomiya, Satoshi Fukuda, Yoshiki Nakanishi, Hitoshi Sugawara, Toshiro Sakakibara, and Koichi Kindo
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 81 Pages: 033602-033606
  • NAID: 210000132436
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultrasound measurements on the skutterudite compound SmOs4P12 (2013)
  • Author(s): Yoshiki Nakanishi, Gen Koseki, Dai Tamura, Kohei, Kurita, Takeshi Saito, Minoru, Koseki, Mitsuteru Nakamura, Masahito Yoshizawa, Yuya Koyota, Chihiro Sekine and Takehiko Yagi
  • Journal Title: Journal of Korean Physical Society Volume: 60 Pages: 001-004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural Quantum Criticality and Superconductivity in Iron-Based Superconductor Ba(Fe1-xCox) 2As2 (2012)
  • Author(s): M. Yoshizawa, D. Kimura, T. Chiba, S. Simayi, Y. Nakanishi, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, M. Nakajima, S. Uchida
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 81 Pages: 024604-024609
  • NAID: 210000109393
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Large elastic anomalies and strong electron-lattice coupling in iron-based superconductor Ba(Fe1-xCox) 2As2 (2012)
  • Author(s): M. Yoshizawa, S. Simayi, K. Sakano, Y. Nakanishi, K. Kihou, C. H. Lee, A. Iyo, H. Eisaki, M. Nakajima, S. Uchida
  • Journal Title: Solid State Commun. Volume: 152 Pages: 680-687
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultrasonic investigation of a heavy fermion compound YbAgGe (2011)
  • Author(s): Y. Nakanishi, R. Kashiwazaki, K. Deto, F. Shichinomiya, M. Nakamura, H. Kubo, K. Umeo, T. Onimaru, T. Takabatake and M. Yoshizawa
  • Journal Title: J. Phys.: Conf. Ser Volume: 273 Pages: 12011-12011
  • DOI: 10.1088/1742-6596/273/1/012011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultrasonic investigation on a cage structure compound PrTi_<2>Al<20> (2011)
  • Author(s): M.Koseki, Y.Nakanishi, et al
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn.Suppl. Volume: 80
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultrasonic investigation of Quantum Criticality of the polycrystal compound YbAuCu_4 (2011)
  • Author(s): G.Koseki, Y.Nakanishi, et al
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn.Suppl. Volume: 80
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detailed investigation of elastic properties of YbPd single crystal (2011)
  • Author(s): Y.Nakanishi, et al
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn.Suppl. Volume: 80
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of carrier doping on the physical properties of A-site ordered perovskite CaCu_3Ti_4O_12 (2011)
  • Author(s): A.Ismayil, Y.Nakanishi, et al
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn.Suppl. Volume: 80
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Elastic properties of rare-earth dititanates R_2Ti_2O_7 (R=Tb, Dy, and Ho) (2011)
  • Author(s): Y.Nakanishi, et al
  • Journal Title: Phys.Rev.B Volume: 83 Pages: 184434-184434
  • Peer Reviewed
• [Presentation] URu2Si2のパルス磁場中の超音波測定 (2013)
  • Author(s): 吉澤正人、シャラムジャン・スマイ、坂野幸平、中西良樹、三田村裕幸、荒木幸治、榊原敏郎、金道浩一、本間佳哉、山本悦嗣、松田達磨、芳賀芳範、大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会第６８回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学 東広島キャンパス（広島県）
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] 強磁性希土類化合物SmNiC2の電荷密度波と弾性特性 (2013)
  • Author(s): 中西良樹、田村大、菊池壮之介、伊藤翼、中村光輝、吉澤正人、下村晋
  • Organizer: 日本物理学会第６８回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学 東広島キャンパス（広島県）
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] 分子線エピタキシー法を用いた希土類六硼化物の作成I (2013)
  • Author(s): 畠中大地、浅沼英資、池田健、中村光輝、中西良樹、伊賀文俊、原田善之、 山口博隆、吉澤正人
  • Organizer: 日本物理学会第６８回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学 東広島キャンパス（広島県）
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] 超音波測定で観測する鉄系超伝導体Ba(Fe1-xCox) 2As2の超伝導と磁気・構造揺らぎ (2013)
  • Author(s): 藤井千旭、竹澤遼、坂野幸平、シャラムジャン・スマイ、中村光輝、中西良樹、木方邦宏、中島正道、李哲虎、伊豫彰、永崎洋、内田慎一、吉澤正人
  • Organizer: 日本物理学会第６８回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学 東広島キャンパス（広島県）
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] 圧力下超音波測定によるCeSbの弾性特性の研究 (2012)
  • Author(s): 中西良樹、小関玄、田村大、栗田講平、齋藤武志、中村光輝、吉澤正人、吉田誠、落合明
  • Organizer: 第５３回高圧討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学 大阪大学会館（大阪府）
  • Year and Date: 2012-11-07
• [Presentation] カゴ状物質RTr2Al20の超音波を用いた弾性特性の研究 (2012)
  • Author(s): 田村大、中西良樹、中村光輝、吉澤正人、酒井明人、中辻知
  • Organizer: 日本物理学会２０１２年秋期大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学 常盤台キャンパス（神奈川県）
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] EuRh2Si2の転移点近傍における特異な弾性異常 (2012)
  • Author(s): 中西良樹、田村大、中村光輝、吉澤正人、浜野卓、喜舎場英吾、光田暁弘、和田裕文
  • Organizer: 日本物理学会２０１２年秋期大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学 常盤台キャンパス（神奈川県）
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] 鉄系超伝導体Ba(Fe1-xCox) 2As2におけるC33弾性定数の異常な振舞 (2) (2012)
  • Author(s): 竹澤遼、坂野幸平、シャラムジャン・スマイ、中村光輝、中西良樹、 木方邦宏、李哲虎、伊豫彰、永崎洋、中島正道、内田慎一、吉澤正人
  • Organizer: 日本物理学会２０１２年秋期大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学 常盤台キャンパス（神奈川県）
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] 鉄系超伝導体Ba(Fe1-xCox) 2As2の比熱とグリュンナイゼン定数 (2012)
  • Author(s): 吉澤正人、竹澤遼、坂野幸平、シャラムジャン・スマイ、中村光輝、中西良樹、木方邦宏、李哲虎、伊豫彰、永崎洋、中島正道、内田慎一
  • Organizer: 日本物理学会２０１２年秋期大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学 常盤台キャンパス（神奈川県）
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] Ultrasound measurements on the skutterudite compound SmOs4P12 (2012)
  • Author(s): Yoshiki Nakanishi, Gen Koseki, Dai Tamura, Kohei, Kurita, Takeshi Saito, Minoru, Koseki, Mitsuteru Nakamura, Masahito Yoshizawa, Yuya Koyota, Chihiro Sekine and Takehiko Yagi
  • Organizer: The 19th International Conference on magnetism with Strongly Correlated Electron Systems
  • Place of Presentation: Bexco, Busan, Korea （韓国）
  • Year and Date: 2012-07-08
• [Presentation] Large elastic softening in heavy fermion superconductor Rh17S15 (2012)
  • Author(s): Shalamujiang Simayi, K. Sakano, Y. Nakanishi, M. Yoshizawa, R. Settai, Y. Onuki
  • Organizer: International Conference on Heavy Electrons and Novel Quantum Phases
  • Place of Presentation: Gyeongju KyoYuk MunKwan, Gyeongju, Korea（韓国）
  • Year and Date: 2012-07-05
• [Presentation] High pressure ultrasonic investigation of single crystal CeSb under magnetic fields (2012)
  • Author(s): Y. Nakanishi, G. Koseki, K. Kurita, M. Koseki, T. Saito, D. Tamura, M. Nakamura, M. Yoshizawa, M. Yoshida, A. Ochiai
  • Organizer: The 10th International Conference on Research in High Magnetic Fields
  • Place of Presentation: Wuhan, China（中国）
  • Year and Date: 2012-07-03
• [Presentation] 超音波測定で探る、相転移に伴う物質の弾性異常 (2012)
  • Author(s): 中西良樹
  • Organizer: 日本鉄鋼協会「機能材料の微細構造と特性に関する最近の話題」
  • Place of Presentation: 東北大学 多元物質科学研究所（宮城県）
  • Invited
• [Presentation] 圧力下超音波測定によるCeRh_2Si_2の量子臨界点近傍弾性特性 (2011)
  • Author(s): 中西良樹
  • Organizer: 第52回高圧討論会
  • Place of Presentation: 沖縄キリスト教学院大学
  • Year and Date: 2011-11-10
• [Presentation] 鉄系超伝導体Ba(Fe_<1-x>Co_x)_2As_2の軌道秩序転移に伴う弾性異常 (2011)
  • Author(s): 吉澤正人、中西良樹, 他
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] 分子線エピタキシー法によるTiB_2及びMgB_2/TiB_2の作製 (2011)
  • Author(s): 武田孝紀、中西良樹, 他
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] CeRh_2Si_2における圧力誘起量子臨界点の弾性特性の研究 (2011)
  • Author(s): 小関玄、中西良樹, 他
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] 幾何学フラストレーションYbAgGeへの不純物効果と弾性特性 (2011)
  • Author(s): 中西良樹, 他
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] カゴ状物質PrTr_2Al_<20>の超音波を用いた弾性定数測定 (2011)
  • Author(s): 小関実、中西良樹, 他
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学五福キャンパス
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] Ultrasonic investigation of filled skutterudites with heavy lanthanides (2011)
  • Author(s): Y.Nakanishi, et al
  • Organizer: From blue pigment to green energy (Cobaltmines-Skutterudites-Thermoelectrics)
  • Place of Presentation: Vikersund, Norway
  • Year and Date: 2011-09-05
• [Presentation] Quantum Criticality and Superconductivity in Ba(Fe_<1-x>Co_x)_2As_2 Investigated by Ultrasonic Measurements (2011)
  • Author(s): M.Yoshizawa, Y.Nakanishi, et al
  • Organizer: The 26^<th> International Conference on Low Temperature Physic
  • Place of Presentation: Beijing International Convention Center, Beijing, China
  • Year and Date: 2011-08-17
• [Presentation] Elastic anomalies associated with structural and superconducting transitions in iron-based superconductor Ba(Fe_<1-x>Co_x)_2As_2 (2011)
  • Author(s): A.Ismayil, Y.Nakanishi, et al
  • Organizer: The 26^<th> International Conference on Low Temperature Physic
  • Place of Presentation: Beijing International Convention Center, Beijing, China
  • Year and Date: 2011-08-17
• [Presentation] Ultrasonics in the two-dimensional dimmer spin system YbAl_3C_3 (2011)
  • Author(s): Y.Nakanishi, et al
  • Organizer: The 26^<th> International Conference on Low Temperature Physics
  • Place of Presentation: Beijing International Convention Center, Beijing, China
  • Year and Date: 2011-08-11
• [Presentation] Influence of pressure on magnetization and magnetostriction jumps in the manganite (Eu,Gd)_<0.58>Sr_<0.42>MnO_3 (2011)
  • Author(s): T.Inomata, Y.Nakanishi, et al
  • Organizer: The 26^<th> International Conference on Low Temperature Physic
  • Place of Presentation: Beijing International Convention Center, Beijing, China
  • Year and Date: 2011-08-11