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Pr内包カゴ状化合物で発現する超伝導と電子軌道自由度の相関

Publicly Offered Research

Project AreaEmergence of Heavy Electrons and Their Ordering
Project/Area Number 23102718
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

鬼丸 孝博  広島大学, 先端物質科学研究科, 准教授 (50444708)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
Fiscal Year 2012: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2011: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Keywords超伝導 / 反強四極子秩序 / 構造相転移 / カゴ状構造 / カゴ状化合物
Outline of Annual Research Achievements

近年,カゴ状結晶構造をもつ化合物において,特異な超伝導状態や多彩な多極子物性,カゴ中の原子のラットリング振動などの,磁性とフォノン物性が融合した現象が注目されている。本研究では,4f電子を2個もつPrイオンを含む立方晶化合物PrT2Zn20 (T: 遷移金属)に着目し,研究を行ってきた。前年度はAFQ 秩序相内で超伝導を示すPrIr2Zn20のIrより価電子数が1つ少ないRhを含む PrRh2Zn20を作製し,AFQ秩序 と超伝導転移が同時に起こることを見出した。そこで本年度は,Rhをイオン半径に小さいCoで置換したPr(Rh1- xCox)2Zn20の試料作製と物性測定を行った。これまでにx≦0.9の系の試料作製に成功しており,x=0.9の格子定数はa=14.145(2) Aでありx=0と比べて0.9%小さくなる。磁気比熱の温度依存性において,10 K付近に現れるピークの高さはΓ3二重項-Γ4三重項の二準位モデルで再現できる。一方,0.05≦x≦0.9の系ではT3 Kでブロードな山が現れる。これは,Co置換によりPrを囲むZnのカゴが歪み,基底二重項の分裂幅がランダムに分布したためと考えられる。一方,超伝導転移温度TcはCo置換x=0.1でT0.045 Kへ低下することから,超伝導はCo置換により消失することが分かった。この結果は,四極子自由度の消失とともに超伝導状態が不安定になることを示唆する。一方,PrIr2Zn20のTQは加圧とともに上昇することから,四極子秩序は高圧下で安定する事が分かった。そのTQは1 GPa以上の圧力では飽和傾向を示す。また,国内外の測定グループに試料提供を行い,X線散乱,中性子散乱,μSR,NMR,超音波,ラマン散乱などの実験が進行中である。すでに多くの成果が得られており,そのいくつかについては原著論文として掲載された。

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。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (75 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (18 results) (of which Peer Reviewed: 17 results) Presentation (56 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Well-defined crystal field splitting schemes and non-Kramers doublet ground states of f electrons in PrT2Zn20 (T=Ir, Rh, and Ru)2013

    • Author(s)
      K. Iwasa
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 82 Issue: 4 Pages: 043707-043707

    • DOI

      10.7566/jpsj.82.043707

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    • Author(s)
      K. Umeo
    • Journal Title

      J. Phys.: Conf. Ser.

      Volume: 391 Pages: 12075-12075

    • DOI

      10.1088/1742-6596/391/1/012075

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    • Author(s)
      Y. Sato
    • Journal Title

      J. Phys.: Conf. Ser.

      Volume: 391 Pages: 012060-012060

    • DOI

      10.1088/1742-6596/391/1/012060

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      N. Nagasawa
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      Volume: 391 Pages: 012051-012051

    • DOI

      10.1088/1742-6596/391/1/012051

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      K. Umeo
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 86 Issue: 14 Pages: 144421-144421

    • DOI

      10.1103/physrevb.86.144421

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      Volume: 86 Issue: 6

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      Volume: 24 Issue: 29 Pages: 294207-294207

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      10.1088/0953-8984/24/29/294207

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      Volume: 85 Issue: 23

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      10.1103/physrevb.85.235152

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      J.Phys.Soc.Jpn.

      Volume: 81 Issue: 2 Pages: 023711-023711

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      S.Mano
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      Isao Ishii, Hitoshi Muneshige, Yasuhiko Suetomi, Takahiro K.Fujita, Takahiro Onimaru, Keisuke T.Matsumoto, Toshiro Takabatake, Koji Araki, Mitsuhiro Akatsu, Yuichi Nemoto, Terutaka Goto, Takashi Suzuki
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      J.Phys.Soc.Jpn.

      Volume: 80 Issue: 9 Pages: 93601-93601

    • DOI

      10.1143/jpsj.80.093601

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      Inog.Chem.

      Volume: 50 Issue: 9 Pages: 3901-3906

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      10.1021/ic102077k

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      T.Onimaru
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      Phys.Rev.Lett.

      Volume: 106 Issue: 17 Pages: 177001-177001

    • DOI

      10.1103/physrevlett.106.177001

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      関西学院大学西宮上ヶ原キャンパス
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      2012-03-26
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      2012-03-25
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      関西学院大学西宮上ヶ原キャンパス
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      2012-03-25
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      関西学院大学西宮上ヶ原キャンパス
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      2012-03-24
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Multipolar phase transition of the 4f2 nonmagnetic doublet in a caged compound PrRh2Zn202012

    • Author(s)
      N. Nagasawa
    • Organizer
      The 19th International Conference on Magnetism (ICM) 2012
    • Place of Presentation
      Bexco, Busan, Korea
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Quadrupolar ordering in a caged compound PrOs2Zn202012

    • Author(s)
      K. Wakiya
    • Organizer
      The 19th International Conference on Magnetism (ICM) 2012
    • Place of Presentation
      Bexco, Busan, Korea
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Evidence of rattling transition in caged compounds LaRu2Zn20 and LaIr2Zn20: La-NMR studies2012

    • Author(s)
      H. Tou
    • Organizer
      The 19th International Conference on Magnetism (ICM) 2012
    • Place of Presentation
      Bexco, Busan, Korea
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Raman scattering spectra of PrRu2Zn202012

    • Author(s)
      N. Ogita
    • Organizer
      The 19th International Conference on Magnetism (ICM) 2012
    • Place of Presentation
      Bexco, Busan, Korea
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Superconducting, antiferroquadrupolar, and structural transitions in caged compounds PrT2Zn20 (T=Ru, Rh, and Ir)2012

    • Author(s)
      T. Onimaru
    • Organizer
      12th Japanese-German symposium: Emergent Phenomena in Novel Quantum Phases of Condensed Matter
    • Place of Presentation
      Shuzenji, Japan
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      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] クラスレートEu8Ga16Ge30の特異な強磁性に対するSi置換とキャリア制御の効果2011

    • Author(s)
      鬼丸孝博
    • Organizer
      磁性分光研究会"X線分光学による物質科学へのアプローチ
    • Place of Presentation
      京都大学化学研究所
    • Year and Date
      2011-12-04
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Magnetic and Transport Properties of Pr-based Compounds PrT2Zn20 (T=Ru, Rh, and Ir)2011

    • Author(s)
      T.Onimaru
    • Organizer
      TOKIMEKI2011
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス
    • Year and Date
      2011-11-23
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Coexistence of superconductivity and antiferroquadrupole order in a 4f2 electron system2011

    • Author(s)
      T.Onimaru
    • Organizer
      International Symposium on Superconductivity (ISS2011)
    • Place of Presentation
      船堀タワーホール(招待講演)
    • Year and Date
      2011-10-25
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] PrIr2Zn20の反強四極子秩序2011

    • Author(s)
      石井勲, 宗重仁士, 末冨靖彦, 藤田貴弘, 鬼丸孝博, 松本圭介, 高畠敏郎, 荒木幸治, 赤津光洋, 根本祐一, 後藤輝孝, 鈴木孝至
    • 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
      2011-09-24
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  • [Presentation] カゴ状化合物PrIr2Zn20の非磁性基底二重項と超伝導2011

    • Author(s)
      鬼丸孝博, 長澤直裕, 松本圭介, 梅尾和則, 榊原俊郎, 柄木良友, 久保田実, 高畠敏郎
    • 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
      2011-09-24
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  • [Presentation] μSR法によるPrIr2Zn20の多極子秩序と超伝導の研究II2011

    • 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
      2011-09-24
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  • [Presentation] 非磁性Γ3二重項をもつPrRh2Zn20の低温比熱2011

    • Author(s)
      長澤直裕, 松本圭介, 鬼丸孝博, 梅尾和則, 橘高俊一郎, 榊原俊郎, 高畠敏郎
    • 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
      2011-09-24
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  • [Presentation] 希土類内包カゴ状化合物RIr2Zn20(R=La,Pr)の構造,四極子,超伝導転移の圧力効果2011

    • Author(s)
      大須賀崇, 梅尾和則, 村田睦拓, 鬼丸孝博, 長澤直裕, 松本圭介, 高畠敏郎
    • 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
      2011-09-23
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  • [Presentation] 非磁性2重項基底状態Γ3をとるPr化合物における結晶場励起2011

    • Author(s)
      鈴木博之, 寺田典樹, 鬼丸孝博, 金子耕士
    • 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
      2011-09-23
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  • [Presentation] 単結晶PrPb3の磁場温度相図2011

    • Author(s)
      牧山駿, 佐藤由昌, 稲垣祐次, 河江達也, 鬼丸孝博, 鈴木博之
    • 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
      2011-09-23
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  • [Presentation] YbIn1-xCdxCu4の価数相転移に与えるCd置換効果II2011

    • Author(s)
      荘涛, 平岡耕一, 小島健一, 鬼丸孝博, 高畠敏郎
    • 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
      2011-09-23
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  • [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, 小関玄, 小関実, 柏崎礼子, 出戸和久, 七宮史崇, 中村光輝, 吉澤正人, 久保博一, 梅尾和則, 高畠敏郎
    • 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
      2011-09-23
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  • [Presentation] PrRu2Zn20のラマン散乱II2011

    • Author(s)
      荻田典男, 長谷川巧, 宇田川眞行, 松本圭介, 鬼丸孝博, 高畠敏郎
    • 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
      2011-09-23
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  • [Presentation] 強磁性クラスレートEu8Ga16Ge30の特異な磁性の圧力効果:11 GPaまでの電気抵抗とホール効果,磁化測定2011

    • Author(s)
      梅尾和則, 山根陽樹, M.A.Avila, 鬼丸孝博, 高畠敏郎
    • 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
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  • [Presentation] ゲストサイトの分裂したII型クラスレート(K,Ba)24(Ga,Sn,Va)136の熱電物性2011

    • Author(s)
      高畠敏郎, 間野覚文, 鬼丸孝博, 山中昭司
    • 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
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  • [Presentation] クラスレート化合物Eu8Ga16Ge30における格子拡散ダイナミクス2011

    • Author(s)
      渡邉徹生, 山内崇弘, 守安毅, 岡村英一, 河本敏郎, 末國晃一郎, 鬼丸孝博, 高畠敏郎
    • 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
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  • [Presentation] 単結晶PrPb3の磁場温度相図における結晶軸異方性2011

    • Author(s)
      佐藤由昌, 牧山駿, 稲垣祐次, 河江達也, 鬼丸孝博, 鈴木博之
    • 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
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  • [Presentation] Invited : Coexistence of Antiferroquadrupole Order and Superconductivity in a Caged Compound PrIr2Zn202011

    • Author(s)
      T.Onimaru, K.Matsumoto, Y.F.Inoue, K.Umeo, Y.Karaki, M.Kubota, T.Sakakibara, T.Takabatake
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2011
    • Place of Presentation
      Cambridge, UK(招待講演)
    • Year and Date
      2011-09-02
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  • [Presentation] Pressure Effect on the Ferromagnetism of an Off-Center Rattling System Eu8Ga16Ge302011

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      K.Umeo, H.Yamane, M.Avila, T.Onimaru, T.Takabatake
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2011
    • Place of Presentation
      Cambridge, UK
    • Year and Date
      2011-09-02
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  • [Presentation] T-H Phase Diagram of PrPb3 in [001] and [110] Magnetic Field Directions2011

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      Y.Sato, S.Makiyama, H.Morodomi, Y.Inagaki, T.Kawae, H.Suzuki, T.Onimaru
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2011
    • Place of Presentation
      Cambridge, UK
    • Year and Date
      2011-09-02
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  • [Presentation] Nonmagnetic Γ3 Doublet Ground State in a Caged Compound PrRh2Zn202011

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      N.Nagasawa, T.Onimaru, K.Matsumoto, K.Umeo, T.Takabatake
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2011
    • Place of Presentation
      Cambridge, UK
    • Year and Date
      2011-08-31
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  • [Presentation] Pressure Effect on the Structural, Superconducting and Antiferroquadrupolar Transitions of Caged Compounds RIr2Zn20 (R=La, Pr)2011

    • Author(s)
      T.Ohsuka, K.Umeo, N.Nagasawa, K.Matsumoto, T.Onimaru, T.Takabatake
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2011
    • Place of Presentation
      Cambridge, UK
    • Year and Date
      2011-08-31
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  • [Presentation] Raman Scattering Spectra of Caged Compound PrRu2Zn202011

    • Author(s)
      N.Ogita, T.Hasegawa, M.Udagawa, K.Matsumoto, T.Onimaru, T.Takabatake
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2011
    • Place of Presentation
      Cambridge, UK
    • Year and Date
      2011-08-31
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  • [Remarks] 広島大学大学院先端物質科学研究科磁性物理学研究室

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/adsmmag/

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      2012 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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