スピン三重項超伝導体UPt3の準粒子低エネルギー励起構造の解明

• Project Area: Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries
• Project/Area Number: 25103708
• 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: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 井澤 公一 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (90302637)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2014: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2013: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 物性実験 / 低温物性 / スピン三重項超伝導 / トポロジカル超伝導

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，トポロジカル超伝導体の有力候補であるスピン三重項超伝導体UPt3の多重超伝導相各相における準粒子低エネルギー励起構造の詳細を明らかにし，スピン三重項超伝導の一般的理解を深めることを目的としている．平成26年度は，前年度に引き続き，熱ホール伝導率から各相での超伝導準粒子状態を調べた．これまで得られている熱伝導率に熱ホール伝導率を組み合わせることで非局在準粒子の状態密度および平均自由行程の情報を初めて得ることに成功した．一方，前年度に開発した超音波装置により，超伝導状態における縦波弾性率C11の磁場方向依存性を測定した．測定システムの高精度化に成功した結果，混合状態における多重超伝導転移を弾性率により明確に観測した．さらに弾性率を超音波の変位方向と磁場方向が平行な場合と垂直な場合の2つの配置で測定し，両者の差から各相での渦糸弾性率を求めた．
一方，UPt3との比較のため，同じアクチナイド化合物でスピン三重項超伝導の可能性が指摘されているUBe13の超伝導状態も熱輸送，熱電係数を用いて調べた．このUBe13では超伝導相内で比熱や磁化に別の異常が見られていることから多重超伝導相の可能性が示唆されている．熱伝導率の温度および磁場依存性の結果，UBe13では低磁場低温領域において準粒子励起はほとんどないことが明らかになった．これは超伝導ギャップが等方的，あるいはフェルミ面の存在しない向きにポイントノードがあることを示唆しており，UPt3とは異なる超伝導状態であることがわかった．また，超伝導相内で熱伝導率に特に目立った異常がないことからギャップ構造が劇的に変化するような多重超伝導の可能性は低いことがわかった．また，スピン三重項超伝導の理解を深めるため，パリティが混合した超伝導が期待されている反転対称性が破れた結晶構造を持つCeIrSi3の超伝導ギャップ構造も調べた．

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Development of Field Angle Resolved Specific Heat Measurement System for Unconventional Superconductors (2015)
  • Author(s): Yasuhiro KITAMURA, Takeshi MATSUBARA, Yo MACHIDA, Yoshichika ONUKI, Bernard SALCE, Jacques FLOUQUET, and Koichi IZAWA
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 592 Pages: 0121481-6
  • DOI: 10.1088/1742-6596/592/1/012148
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Pairing Symmetry of UPt3 Probed by Thermal Transport Tensors (2014)
  • Author(s): K. Izawa, Y. Machida, A. Itoh, Y. So, K. Ota, Y. Haga, E. Yamamoto, N. Kimura, Y. Onuki, Y. Tsutsumi, and K. Machida
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 83 Issue: 6 Pages: 0610131-8
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.061013
  • NAID: 210000133108
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 重い電子系超伝導体 UPt3 における自発的に回転対称性の破れた超伝導 (2014)
  • Author(s): 井澤公一, 町田洋
  • Journal Title: 固体物理 Volume: 49 Pages: 19-32
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 重い電子系超伝導体 UBe13 の常伝導状態における異常な熱輸送特性 (2015)
  • Author(s): 畑中裕厚，町田洋，井澤公一，芳賀芳範，山本悦嗣，大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会第 70 回年次大会
  • Place of Presentation: 東京 (早稲田大学)
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [Presentation] Nodal Structure and Pairing Symmetry of UPt3 (2014)
  • Author(s): K. Izawa
  • Organizer: International Conference on Topological Quantum Phenomena (TQP2014)
  • Place of Presentation: Japan (Kyoto)
  • Year and Date: 2014-12-16 – 2014-12-20
  • Invited
• [Presentation] Twofold Spontaneous Symmetry Breaking in the Heavy-Fermion Su- perconductor UPt3 (2014)
  • Author(s): K. Izawa
  • Organizer: REIMEI-ICC-IMR Workshop (24th ASRC Interna- tional Workshop)
  • Place of Presentation: Japan (Sendai)
  • Year and Date: 2014-12-04 – 2014-12-05
  • Invited
• [Presentation] 重い電子系超伝導体 UBe13 の準粒子熱輸送と超伝導ギャップ構造 (2014)
  • Author(s): 畑中裕厚，町田洋，井澤公一，芳賀芳範，山本悦嗣，大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会 2014 秋季大会
  • Place of Presentation: 愛知 (中部大学)
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] 圧力下比熱の磁場方向依存性からみる空間反転対称性をもたない CeIrSi3 の超伝 導対称性 (2014)
  • Author(s): 北村康裕，松原毅，町田洋，大貫惇睦，井澤公一
  • Organizer: 日本 物理学会 2014 秋季大会
  • Place of Presentation: 愛知 (中部大学)
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [Presentation] Pairing Symmetry of Non-Centrosymmetric Superconductor CeIrSi3 Probed by Angle-Resolved Specific Heat Under Pressure (2014)
  • Author(s): K. Izawa, Y. Kitamura, T. Matsubara, Y. Machida, and Y. Onuki
  • Organizer: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES 2014)
  • Place of Presentation: France (Grenoble)
  • Year and Date: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [Presentation] Development of Field-Angle Resolved Specific Heat Measurement System for Pressure-Induced Unconventional Superconductors (2014)
  • Author(s): Y. Kitamura, T. Matsubara, Y. Machida, Y. Onuki, and K. Izawa
  • Organizer: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES 2014)
  • Place of Presentation: France (Grenoble)
  • Year and Date: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [Presentation] Identifying the Node Position in the Gap Function of UPt3 in the Brillouin Zone (2013)
  • Author(s): K. Izawa
  • Organizer: The International Workshop for Young Researchers on Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries 2013
  • Place of Presentation: Okinawa
  • Invited
• [Presentation] Pairing Symmetry of UPt3 Probed by Thermal Transport Tensors (2013)
  • Author(s): K. Izawa
  • Organizer: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES 2013)
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Invited
• [Presentation] Anomalous Enhancement of Seebeck coefficient in PrIr2Zn20 (2013)
  • Author(s): T. Ikeura, T. Matsubara, Y. Machida, K. Izawa, N. Nagasawa, K. Matsumoto, T. Onimaru, and T. Takabatake
  • Organizer: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES 2013)
  • Place of Presentation: Tokyo
• [Presentation] Anomalous Enhancement of Thermoelectric Coefficients in Pr 1-2-20 system (2013)
  • Author(s): K. Izawa
  • Organizer: The IMR-ASRC 4th REIMEI International Workshop
  • Place of Presentation: Ibaraki
  • Invited
• [Presentation] 軌道の揺らぎとその混成効果: 4f2 系における特異な輸送現象 (2013)
  • Author(s): 井澤公一
  • Organizer: 日本物理学会 2013 年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
• [Presentation] 極低温熱電能測定からみる PrT2 Al20 (T =Ti,V,Ta) の電子状態 (2013)
  • Author(s): 池浦徹，松原毅，町田洋，井澤公一，酒井明人，辻本真規，中辻知，中間章浩，東 中隆二，青木勇二，佐藤英行
  • Organizer: 日本物理学会 2013 年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
• [Presentation] 空間反転対称性の破れた超伝導体CeIrSi3における圧力下比熱の磁場方向依存性 (2013)
  • Author(s): 北村康裕，松原毅，町田洋，井澤公一，大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会 2013 年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
• [Presentation] 多重超伝導相をもつUPt3における熱伝導率のスケーリング則と超伝導ギャップ構造 (2013)
  • Author(s): 多田勝哉，伊藤淳史，町田洋，井澤公一，芳賀芳範，山本悦嗣，木村憲彰，大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会 2013 年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
• [Remarks] 公募研究 A01 時間反転対称性を破る超伝導体の新奇界面現象 公募研究代表者 (H25-H26年度)
  • URL: http://www.topological-qp.jp/member/spmember.html
• [Remarks] Solicitation project A01 investigators
  • URL: http://www.topological-qp.jp/english/member/spmember.html
• [Remarks] 「トポロジカル量子」領域HP(日本語)
  • URL: http://www.topological-qp.jp/
• [Remarks] 「トポロジカル量子」領域HP(英語)
  • URL: http://www.topological-qp.jp/english/index.html