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

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09J03458
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 荒木 幸治 新潟大学, 大学院・自然科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Keywords: 非クラマース二重項 / PrMg_3 / 散逸量子系 / 電気四極子 / 超音波

Research Abstract

希土類化合物では,4f電子が持つ多極子と伝導電子の混成により,多極子秩序や,重い電子状態,近藤効果など多彩な物性を示すため,近年精力的に研究されている。特に非クラマースΓ_3二重項基底を持つ系では,電気四極子O_u,O_vと磁気八極子T_<xyz>は持つが,磁気双極子を持たないために低温で高次多極子のみに由来する特異な物性を示す。Γ_3基底をもつPrMg_3は,50mKの極低温でも相転移を示さず,基底状態の解明が課題となっている。新潟大学およびドレスデン強磁場研究所において,希釈冷凍機および超伝導磁石を用いて超音波実験を進めた。その結果,200mK付近で超音波の周波数に依存する超音波吸収を世界で初めて観測した。これは,対称性を破る四極子転移や伝導電子で遮蔽された"四極子近藤効果"のシナリオと異なる電子-格子結合の散逸量子系が出現している可能性があり,優れた成果が得られた。さらに鉄砒素系超伝導体Ba(Fe_<0.9>Co_<0.1>)_2As_2の四極子効果と超伝導の起源を明らかにするために,新潟大学の^3He冷凍機と10T超伝導磁石を用いて超音波実験を進めた。横波弾性定数C_<66>にのみ室温から超伝導転移温度23Kまで約30%のキュリー的な低温ソフト化を観測した。これは,超伝導の出現にyz型の対称性をもつ軌道と結合する電気四極子が重要な役割を果たしていることを示す結果である。また,C_<66>のソフト化は10Tまでほとんど磁場依存性を示さなかった。そこでドレスデン強磁場研究所において,60Tパルス磁石を用いた超音波実験を行った。その結果,常磁性相では60Tの磁場を印加してもほとんどC_<66>のソフト化は回復せず,極めて磁場に対して強固な超伝導相と軌道自由度の関連を明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Low-Temperature Elastic Properties of Non-Kramers Doublet Compound PrMg_3 (2011)
  • Author(s): K.Araki, K.Mitsunoto, M.Akatsu, Y.Nemoto, T.Goto, H.S.Suzuki, H.Tanida, S.Takagi, S.Yasin, S.Zherlitsyn, J.Wosnitza
  • Journal Title: J.Phys. : Conf.Ser. Volume: 273 Pages: 012002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic-Field-Independent Ultrasonic Dispersions in the Magnetically Robust Heavy Fermion System SmOs_4Sb_<12> (2011)
  • Author(s): T.Yanagisawa, Y.Ikeda, H.Saito, H.Hidaka, H.Amitsuka, K.Araki, M.Akatsu, Y.Nemoto, T.Goto, P.-C.Ho, R.E.Baumbach, M.B.Maple
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn. Volume: 80 Pages: 043601
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quadrupole Ordering and Ratteling in Clathrate Compound PrPd_<20>Ge_6 (2011)
  • Author(s): G.Ano, K.Matsuo, K.Araki, Y.Tachikawa, K.Mitsumoto, M.Akatsu, Y.Nemoto, T.Goto, N.Takeda, A.Kikkawa, A.Donni, H.Kitazawa
  • Journal Title: J.Phys. : Conf.Ser. Volume: 273 Pages: 012002
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 超音波によるCe_3Pd_<20>Si_6の近藤効果の研究 (2011)
  • Author(s): 松尾一穂, 藤田雅也, 阿野元貴, 荒木幸治, 立川喜章, 三本啓輔, 赤津光洋, 根本祐一, 後藤輝孝, 武田直也, 酒井治, Andreas Doenni, 北澤英明
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] カゴ状化合物Nd_3Pd_<20>Ge_6のラットリングと四極子効果 (2011)
  • Author(s): 戸谷田貴志, 阿野元貴, 荒木幸治, 立川喜章, 赤津光洋, 根本祐一, 後藤輝孝, 北澤英明
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] 超音波計測によるTmAg_2Inの四極子効果の研究 (2011)
  • Author(s): 谷野龍慈, 荒木幸治, 三本啓輔, 赤津光洋, 根本祐一, 後藤輝孝, 鈴木博之, 高木滋
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] CePd_3S_4の四極子秩序 (2011)
  • Author(s): 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66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] 超音波による鉄系砒素超伝導Ba(Fe_<0.9>Co_<0.1>)_2As_2の軌道揺らぎの研究 (2011)
  • Author(s): 後藤輝孝, 栗原綾佑, 小池達哉, 荒木幸治, 三本啓輔, 赤津光洋, 根本祐一, 佐藤正俊
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] 希土類化合物Ce_3Pd_<20>Si_6の近藤効果 (2011)
  • Author(s): 阿野元貴, 松尾一穂, 藤田雅也, 荒木幸治, 立川喜章, 三本啓輔, 赤津光洋, 根本祐一, 後藤輝孝, 武田直也, 酒井治, Andreas Donni, 北澤英明
  • Organizer: 日本物理学会第66回年次大会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 20110325-20110328
• [Presentation] Ultrasonic Investigations on Layered Iron Pnictide Superconduct or Ba(Fe_<0.9>Co_<0.1>)_2As_2 (2011)
  • Author(s): T.Goto, R.Kurihara, K.Araki, M.Akatsu, K.Mitsumoto, Y.Nemoto, S.Tatematsu, M.Sato
  • Organizer: International Workshop on Novel Superconductors and Super Materials 2011
  • Place of Presentation: Tokyo, Japan
  • Year and Date: 20110306-20110308
• [Presentation] 非クラマース二重項基底を持つPrMg_3の低温超音波分散 (2010)
  • Author(s): 荒木幸治, 三本啓輔, 赤津光洋, 根本祐一, 後藤輝孝, 鈴木博之, 谷田博司, 高木滋, Shadi Yasin, Sergei Zherlitsyn, Joachim Wosnitza
  • Organizer: 日本物理学会2010年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 20100923-20100926
• [Presentation] カゴ状化合物Pr_3Pd_<20>Ge_6のラットリング (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, 酒井治, 吉川明子, Andreas Doenni, 北澤英明
  • Organizer: 日本物理学会2010年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 20100923-20100926
• [Presentation] 超音波計測によるCePd_3S_4の四極子効果の研究 (2010)
  • Author(s): 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2010年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 20100923-20100926
• [Presentation] PrPd_3の磁気相図II (2010)
  • Author(s): 鈴木博之, 吉川明子, 荒木幸治, 高橋直紀, 赤津光洋, 根本祐一, 後藤輝孝
  • Organizer: 日本物理学会2010年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 20100923-20100926
• [Presentation] Low-Temperature Elastic Properties of Non-Kramers Doublet Compound PrMg_3 (2010)
  • Author(s): K.Araki, K.Mitsumoto, M.Akatsu, Y.Nemoto, T.Goto, H.S.Suzuki, H.Tanida, S.Takagi, Y.Yasin, S.Zherlitsyn, J.Wosnitza
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2010,
  • Place of Presentation: Santa Fe, America
  • Year and Date: 20100627-20100702
• [Presentation] Ratteling and Quadrupole Ordering in Clathrate Compound PrPd_<20>Ge_6 (2010)
  • Author(s): G.Ano, K.Matsuo, K.Araki, Y.Tachikawa, K.Mitsumoto, M.Akatsu, Y.Nemoto, T.Goto, N.Takeda, A.Kikkawa, A.Donni, H.Kitazawa
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2010
  • Place of Presentation: Santa Fe, America
  • Year and Date: 20100627-20100702
• [Remarks] 新潟大学後藤研究室
  • URL: http://www.sc.niigata-u.ac.jp/goto/