超音波計測を用いた非クラマース二重項基底に由来する強相関量子相の研究

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09J03458
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 荒木 幸治 Niigata University, 自然科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Keywords: 超音波 / 電気四極子 / 非クラマース二重項 / 四極子近藤効果 / 電気十六極子

Research Abstract

これまでの強相関電子系では、電子スピン間の相互作用に由来する磁気秩序の研究や、スピン揺らぎと伝導電子の結合による近藤効果などの研究が主要テーマであった。本研究では、非クラマースΓ_3二重項基底状態の系に着目し、電荷揺らぎに由来する強相関量子相の研究を目的としている。希土類Pr化合物に見られるΓ_3基底では、電気四極子O_u、O_vと磁気八極子Txyzを持つが磁気双極子J_x、J_y、J_zを持たないため、伝導電子の混成による四極子近藤効果が期待でき、スピン揺らぎが主役を担う近藤効果とは異なる強相関量子相の出現が期待される。相転移を示さないPrMg_3を取り上げ、極低温・強磁場超音波測定を推進し、Γ_3基底に由来する低温量子相を解明する。高周波誘導炉によって育成したPrMg_3純良単結晶を用いた超音波実験を進め、弾性定数(C_<11>-C_<12>)/2で10K以下でΓ_3基底に起因するソフト化を示し、120mK近傍で超音波の測定周波数に依存する超音波分散および超音波吸収を世界で初めて観測した。この超音波分散は、デバイ型の熱緩和現象で特徴づけられる電気四極子揺らぎを捉えている可能性があり、PrMg_3の低温量子相を理解するのに重要な結果が得られた。また、結晶場準位にΓ_3基底-Γ_4三重項第一励起状態を持つPrMg_3、PrPb_3、PrAg_2Inの弾性定数(C_<11>-C_<12>)/2に共通の特徴的な極小が観測され、Γ_3型の歪みと結合する高次の電気十六極子を考慮することで実験結果を再現できることを明らかにし、多極子物理の新しい発展が期待できる。

Research Products

• [Journal Article] Quadrupole effects non-Kramers doublet system PrMg3 (2009)
  • Author(s): K.Araki, T.Yoshikawa, M.Akatsu, I.Ishii, Y.Nemoto, T.Goto, H.S.Suzuki, H.Tanida, S.Takagi, B.Luthi
  • Journal Title: Physica B 404 Pages: 3187-3190
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ultrasonic investigation of off-center rattling in Pr_<0.55>Nd_<0.45>Os_4Sb_<12> (2009)
  • Author(s): Tatsuya Yanagisawa, Taichi Mayama, Hiroyuki Hidaka, Hiroshi Amitsuka, Akio Yamaguchi, Koji Araki, Yuichi Nemoto, Terutaka Goto, Naoya Takeda, Pei-Chun Ho, M.Brian Maple
  • Journal Title: Physica B 404 Pages: 3235-3237
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 正方晶化合物RCu_2Si_2(R=Pr, Dy)の四極子効果 (2010)
  • Author(s): 後藤沙織、三本啓輔、荒木幸治、赤津光洋、根本祐一、後藤輝孝、Nguyen Duc DUNG、松田達磨、芳賀芳範、太田有基、杉山清寛、摂待力生、大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] 超音波計測によるDyPd_3S_4の多極子秩序の研究II (2010)
  • Author(s): 吉川拓摩、高橋直紀、荒木幸治、赤津光洋、根本祐一、後藤輝孝、松岡英一、綿引正倫、谷垣勝己、小野寺秀也
  • Organizer: 日本物理学会第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] 超音波計測によるRPd_3S_4の四極子秩序 (2010)
  • Author(s): 根本祐一、吉川拓摩、荒木幸治、赤津光洋、松岡英一、綿引正倫、谷垣勝己、小野寺秀也、後藤輝孝
  • Organizer: 日本物理学会第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] 超音波によるPr_3Pd_<20>Ge_6の四極子秩序 (2010)
  • Author(s): 阿野元貴、松尾一穂、荒木幸治、立川喜章、赤津光洋、根本祐一、後藤輝孝、武田直也、吉川明子、Andreas Donni、北澤英明
  • Organizer: 日本物理学会第65回年次大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Presentation] 充填スクッテルダイト(Pr_<1-x>La_x)Os_4Sb_<12>のラットリングとトンネリング (2009)
  • Author(s): 根本祐一、戸谷田貴志、阿野元貴、荒木幸治、赤津光洋、石井勲、武田直也、落合明、菅原仁、佐藤英行、後藤輝孝
  • Organizer: 日本物理学会2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪キャンパス
  • Year and Date: 2009-09-26
• [Presentation] 低温超音波測定によるRCu_2Si_2の四極子効果 (2009)
  • Author(s): 三本啓輔、後藤沙織、荒木幸治、赤津光洋、根本祐一、後藤輝孝、Nguyen Duc DUNG、松田達磨、芳賀芳範、太田有基、杉山清寛、摂待力生、大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪キャンパス
  • Year and Date: 2009-09-26
• [Presentation] 超音波による正方晶化合物PrCu_2Si_2の四極子効果II (2009)
  • Author(s): 後藤沙織、三本啓輔、荒木幸治、赤津光洋、根本祐一、後藤輝孝、Nguyen Duc DUNG、松田達磨、芳賀芳範、太田有基、杉山清寛、摂待力生、大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪キャンパス
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] 超音波によるPrMg_3の低温量子相の研究 (2009)
  • Author(s): 荒木幸治、吉川拓摩、赤津光洋、根本祐一、後藤輝孝、鈴木博之、谷田博司、高木滋
  • Organizer: 日本物理学会2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪キャンパス
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] 超音波計測によるDyPd_3S_4の多極子秩序の研究 (2009)
  • Author(s): 吉川拓摩、高橋直紀、荒木幸治、赤津光洋、根本祐一、後藤輝孝、石井勲、綿引正倫、松岡英一、谷垣勝己、小野寺秀也
  • Organizer: 日本物理学会2009年秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪キャンパス
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] Electron-Phonon Interaction in Relation to Rattling in Pr_<1-x>La_xOs_4Sb_<12> (2009)
  • Author(s): Y.Nemoto, A.Yamaguchi, S.Goto, K.Araki, I.Ishii, M.Akatsu, N.Takeda, A.Ochiai, T.Goto
  • Organizer: 9^<th> International Conference on Research in High Magnetic Fields
  • Place of Presentation: Dresden, Germany
  • Year and Date: 2009-07-25
• [Remarks] 新潟大学後藤研究室
  • URL: http://www.sc.niigata-u.ac.jp/goto/