局所相関の強い遍歴電子系における新しい量子臨界現象の解明

• Project Area: Emergence of Heavy Electrons and Their Ordering
• Project/Area Number: 23102716
• 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: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 渡辺 真仁 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40334346)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2012: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2011: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 臨界価数ゆらぎ / 量子臨界現象 / 価数転移 / 価数クロスオーバー / 非フェルミ液体 / 重い電子系 / 量子臨界終点 / Ce、Yｂ系化合物 / 物性理論 / 強相関電子系 / 低温物性 / 電荷移動 / 局所相関 / 量子輸送現象

Outline of Annual Research Achievements

CeおよびYbの価数転移の量子臨界現象の性質を明らかにするため、昨年度に引き続き理論研究を展開した。本年度は、臨界価数ゆらぎの量子輸送現象へ影響を理論的に解析するとともに実験との比較を行った。
特に、当該新学術領域研究の各実験研究との比較により、以下のような成果が得られた。
これまで、CeIrIn5の圧力下でCeの価数クロスオーバーが生じている可能性を理論的に指摘していたが、評価者の北岡教授の実験グループにより、In-NQR周波数の変化がP=2.1 GPa付近で変化することが観測された（M. Yashima et al., PRL 109 (2012) 117001）。この結果は、本研究の理論的予言を裏付けるものであり、Ce115系においても価数転移の臨界点がその物性に影響を及ぼしていることを指摘してきた本研究の成果を支持している。
また、YbRh2Si2においてYbサイトの4f電子と5d電子がフェルミ準位近傍のエネルギーバンドに寄与していることが、A01-002班の山上教授らの実験グループによる3d-4f共鳴光電子分光測定により観測された（A. Yasui et al., PRB 87 (2013) 075131）。この結果は、Ybのオンサイトの4f-5d軌道間のクーロン相互作用が物性に重要な役割を果たしていることを強く示唆しており、本研究における基本モデルである拡張周期アンダーソン模型の妥当性が当該新学術領域の実験研究により明らかにされた意義がある。

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] New Universality Class of Quantum Criticality in Ce- and Yb-based (2012)
  • Author(s): S. Watanabe, K. Miyake
  • Journal Title: J. Phys.: Condens. Matter Volume: 24 Issue: 29 Pages: 294208-294208
  • DOI: 10.1088/0953-8984/24/29/294208
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multiprobe Signatures of the Valence Crossover in Heavy Fermion Superconductor CeCu2Si2 Under High Pressure (2012)
  • Author(s): 4. G. Seyfarth, A.-S. Ruetschi, K. Sengupta, A. Georges, D. Jaccard, S. Watanabe, and K. Miyake
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Supplement B Volume: 81 Issue: Suppl.B Pages: SB004-SB004
  • DOI: 10.1143/jpsjs.81sb.sb004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Heavy fermion superconductor CeCu2Si2 under high pressure : Multiprobing the valence crossover (2012)
  • Author(s): G.Seyfarth, A.-S.Ruetschi, K.Sengupta, A.Georges, D.Jaccard, S.Watanabe, K.Miyake
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 85 Issue: 20
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.205105
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] New Frontiers of Quantum Critical End Point (2012)
  • Author(s): 渡辺真仁
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn.Online--News and Comments
• [Journal Article] Multiprobe Signatures of the Valence Crossover in Heavy Fermion Superconductor CeCu2Si2 Under High Pressure
  • Author(s): G.Seyfarth, A.-S.Ruetschi, K.Sengupta, A.Georges, S.Watanabe, K.Miyake, D.Jaccard
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan Supplements Volume: (掲載確定)(未定)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] YbT2Zn20(T: Co, Rh, Ir)の電子状態と圧力効果 (2013)
  • Author(s): 本多史憲
  • 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
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] 中間価数物質YbNi3Ga9における圧力誘起強磁性秩序と価数クロスオーバー (2013)
  • Author(s): 松林和幸
  • 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
• [Presentation] Unconventional Criticality in Heavy Electron Systems (2012)
  • Author(s): 渡辺真仁
  • Organizer: International Conference on Heavy Fermions and Novel Quantum Phases (ICHN2012)
  • Place of Presentation: Gyeongju, South Korea
  • Invited
• [Presentation] Quantum Valence Criticality in Ce- and Yb-based Heavy Fermion Systems (2011)
  • Author(s): 渡辺真仁
  • Organizer: International Workshop on Heavy Fermions (TOKIMEKI 2011)
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス
  • Year and Date: 2011-11-23
• [Presentation] Quantum Valence Criticality and Magnetism in Ce- and Yb-based Heavy Electron Systems (2011)
  • Author(s): 渡辺真仁
  • Organizer: Korean Physical Society Meeting 2011
  • Place of Presentation: BEXCO Busan(韓国)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-10-20
• [Presentation] 価数転移の量子臨界現象とその波及効果 (2011)
  • Author(s): 渡辺真仁
  • Organizer: 日本物理学会第5回若手奨励賞受賞記念講演会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] New Universality Class of Quantum Criticality in Ce- and Yb-based Heavy Fermions (2011)
  • Author(s): 渡辺真仁
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
  • Place of Presentation: ケンブリッジ大学(英国)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-02
• [Presentation] New Quantum Criticality in Itinerant-Electron Systems with Strong Local Correlations (2011)
  • Author(s): 渡辺真仁
  • Organizer: International Conference on Ultra Low Temperature 2011
  • Place of Presentation: KAIST(韓国)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-08-20
• [Presentation] Interplay of Quantum Valence Criticality and Magnetism in Ce- and Yb-Based Heavy-Electron Systems (2011)
  • Author(s): 渡辺真仁
  • Organizer: SKKU-APCTP International Symposium on Heavy Electrons and Novel Quantum Phases
  • Place of Presentation: Sungkyun Kwan University(韓国)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-08-17
• [Book] 価数ゆらぎと量子臨界 (2012)
  • Author(s): 渡辺真仁
  • Total Pages: 9
  • Publisher: アグネ技術センター
• [Book] 重い電子系における近藤効果と量子臨界現象 (2012)
  • Author(s): 渡辺真仁
  • Publisher: 物性研究刊行会
• [Remarks] 九州工業大学 大学院基礎科学研究系 量子物理学部門 渡辺研究室
  • URL: http://www.mns.kyutech.ac.jp/~swata/
• [Remarks]
  • URL: http://www.mns.kyutech.ac.jp/~swata/