2015 Fiscal Year Annual Research Report
ウラン系重い電子物質の超伝導解明と新奇超伝導状態の探索
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15H05745
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
石田 憲二 京都大学, 理学研究科, 教授 (90243196)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 大 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30359541)
藤 秀樹 神戸大学, 理学研究科, 教授 (60295467)
徳永 陽 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究主幹 (00354902)
池田 浩章 立命館大学, 理工学部, 教授 (90311737)
柳瀬 陽一 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70332575)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 低温物性 / 強相関電子系 / 超伝導特性・素子 / 金属物性 / 物性実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度は以下の研究を行った。
１）ウラン強磁性超伝導体と同じ結晶構造のPnma空間群を持つ新規物質開発を行い、スピンのフラストレーションに起因した多段のメタ磁性を示す物質を見出した。また、強磁性超伝導については純良単結晶を育成によりフェルミ面の再構築もしくはリフシッツ転移に伴う不安定性と考えられる結果を得た。
２）UBe13、UGe2、UCoAlのNMRを行い、UBe13では5テスラの磁場下でTc以下T*までナイトシフトは全く変化しないが、T*以下ででナイトシフトは0.02％減少することを見出した。一方UGe2では圧力下角度回転NMRによりイジング的な磁気異ゆらぎを確認した。また、UCoAlでは量子臨界終点についてこれまでの報告と異な結果を得て、量子臨界終点はさらに高圧側に存在する可能性を示した。
３）スピン三重項超伝導体と考えられているSr2RuO4のスピン磁化率をRu、17Oサイトのナイトシフトの測定より再度測定した。17Oのナイトシフトは以前の結果を再現した。99Ruのナイトシフトでは、超伝導転移に伴いスピン磁化率がわずかに増大する振る舞いを見出した。99Ruサイトは電子スピンとの結合が強いため超伝導転移に伴うわずかなスピン磁化率の増大を捕らえることが出来たと考えられる。
４）UPt3におけるスピン三重項超伝導相のトポロジカルな性質を調べた。非共型な結晶構造に特有の秩序変数を示し、新奇なワイル超伝導相であることを明らかにした。
５）第一原理計算に基づいて、UPt3の遍歴有効模型を構築し、その磁気揺らぎの構造を調べるとともに、可能な超伝導状態を明らかにした。また、その計算過程で必要となった群論的な考察を一般化し、様々な多軌道超伝導体に対する群論的な考察をテーブルにまとめることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題ではウラン系超伝導体の純良単結晶を用いた網羅的NMR研究を計画した。
現在までに、それぞれの班でウラン系物質を振り分けて、NMR実験を開始している。特に強磁性超伝導体については純良単結晶を用いて異方性を考慮したNMRを行い、UGe2、URhGe、UCoGeの3物質についてイジング異方性をもつ強磁性ゆらぎが存在することを明らかにした。今後これら三物質においてこのイジング強磁性ゆらぎと超伝導の関係を調べ共通点、相違点を明らかにする。
またウラン系化合物の物質探索や、様々な超伝導体による超伝導状態のスピン磁化率の振る舞いも系統的に調べる。
さらに理論グループも連携し、実験も視野に入れた理論研究を行っている。
このような現状であり、研究はおおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は以下の研究を計画している。
１）ウラン系を中心に新規化合物を含めた物質開発、および純良単結晶育成を継続して行う。２）超伝導状態の磁化率の振る舞いを様々な超伝導体で調べる。特に磁化率の大きな超伝導体のHc2でFFLO等などの新奇超伝導状態が実現していないか調べる。３）強磁性超伝導体については継続して研究を行い、今後は特に圧力下での測定を行っていく。４）UBe13の100mK以下までの極低温NMRを行い、前年度に得られた結果についての検証を行い、１テスラ、３テスラ、５テスラ、７テスラでのNMR実験より超伝導相図を確定し、パリティに関する情報を得る。５）UPt3については実験を開始し、強磁場での信号探索ならびに温度変化の測定をおこない、磁気揺らぎと超伝導に関する相関について調べるとともに、1.5テスラ、a軸およびc軸でのNMR実験を開始する。６）UCoAlおよびUGe2については高圧下でのNMR実験を実施し、磁気異方性に関する実験を行う。その他、f2系の化合物について相補的に実験を行う。７）UPt3における超伝導秩序変数を同定することを目的とする。非共型な結晶構造を考慮して秩序変数を構成し、ギャップ構造とその温度変化を計算する。その結果を基に比熱や核磁気緩和率の計算を行い、実験結果と比較する。UPt3の計算結果、および、群論的分類学の結果をまとめつつ、他のウラン系超伝導体UBe13やUPd2Al3などについても同様の解析を行なう。８）電子相関を系統的に取り込めるように計算コードを改善し、重い電子状態の形成と非BCS超伝導体の出現の相関関係について研究する。これらウラン系超伝導体のナイトシフトを第一原理計算に基づいて明らかにする。
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Research Products
(109 results)
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[Journal Article] Thermoelectric power quantum oscillations in the ferromagnet UGe22016
Author(s)
A. Palacio Morales, A. Pourret, G. Knebel, G. Bastien, V. Taufour, D. Aoki, H. Yamagami, and J. FlouquetA. Palacio Morales, A. Pourret, G. Knebel, G. Bastien, V. Taufour, D. Aoki, H. Yamagami, and J. Flouquet
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 93
Pages: 155120 1-11
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Superconducting and Fermi Surface Properties of Single Crystal Zr2Co2016
Author(s)
Teruya, Atsushi, Kakihana, Masashi, Takeuchi, Tetsuya, Aoki, Dai, Honda, Fuminori, Nakamura, Ai, Haga, Yoshinori, Matsubayashi, Kazuyuki, Uwatoko, Yoshiya, Harima, Hisatomo, Hedo, Masato, Nakama, Takao, Onuki, Yoshichika
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Journal Title
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN
Volume: 85
Pages: 034706
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Superconductivity protected by spin-valley locking in ion-gated MoS22016
Author(s)
Yu Saito, Yasuharu Nakamura, Mohammad Saeed Bahramy, Yoshimitsu Kohama, Yuichi Kasahara, Yuji Nakagawa, Masaru Onga, Masashi Tokunaga, Tsutomu Nojima, Youichi Yanase, Yoshihiro Iwasa
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Journal Title
Nature Physics
Volume: 12
Pages: 144-149
DOI
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[Journal Article] Fermi surface instabilities in CeRh2Si2 at high magnetic field and pressure2015
Author(s)
Morales, A. Palacio, Pourret, A., Seyfarth, G., Suzuki, M. -T., Braithwaite, D., Knebel, G., Aoki, D., Flouquet, J.
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW B
Volume: 91
Pages: 245129
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Microscopic magnetic properties of the ferromagnetic superconductor UCoGe reviewed by x-ray magnetic circular dichroism2015
Author(s)
Taupin, M., Sanchez, J. -P., Brison, J. -P., Aoki, D., Lapertot, G., Wilhelm, F., Rogalev, A.
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW B
Volume: 92
Pages: 035124
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Optical conductivity of URu2Si2 in the Kondo liquid and hidden-order phases2015
Author(s)
Lobo, R. P. S. M., Buhot, J., Measson, M. A., Aoki, D., Lapertot, G., Lejay, P., Homes, C. C.
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW B
Volume: 92
Pages: 045129
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Quasi-two-dimensional Fermi surfaces of the heavy-fermion superconductor Ce2PdIn82015
Author(s)
Goetze, K., Klotz, J., Gnida, D., Harima, H., Aoki, D., Demuer, A., Elgazzar, S., Wosnitza, J., Kaczorowski, D., Sheikin, I.
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW B
Volume: 92
Pages: 115141
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Field-Induced Lifshitz Transition without Metamagnetism in CeIrIn52015
Author(s)
Aoki, D., Seyfarth, G., Pourret, A., Gourgout, A., McCollam, A., Bruin, J. A. N., Krupko, Y., Sheikin, I.
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW LETTERS
Volume: 116
Pages: 037202
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Pressure cell for transport measurements under high pressure and low temperature in pulsed magnetic fields2015
Author(s)
Braithwaite, Daniel, Knafo, William, Settai, Rikio, Aoki, Dai, Kurahashi, Shuhei, Flouquet, Jacques
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Journal Title
REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS
Volume: 87
Pages: 023907
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Properties and Collapse of the Ferromagnetism in UCo1-xRuxAl Studied in Single Crystals2015
Author(s)
Pospisil, Jiri, Opletal, Petr, Valiska, Michal, Tokunaga, Yo, Stunault, Anne, Haga, Yoshinori, Tateiwa, Naoyuki, Gillon, Beatrice, Honda, Fuminori, Yamamura, Tomoo, Niznansky, Vojtech, Yamamoto, Etsuji, Aoki, Dai
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Journal Title
JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN
Volume: 85
Pages: 034710
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] 単結晶PrT2Al20のNMR測定2016
Author(s)
久保徹郎, 三宅遼磨, 松野治貴, 小手川恒, 藤秀樹, 播磨尚朝, 東中隆二, 中間章浩, 青木勇二, 佐藤英行, 井原慶彦, 後藤貴行, 佐々木孝彦
Organizer
日本物理学会 第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] 強磁性超伝導体UGe2の73Ge-NQR/NMRによる磁気ゆらぎの研究2016
Author(s)
野間雄一朗, 久保徹郎, 小手川恒, 藤秀樹, 芳賀芳範, 山本悦嗣, 大貫惇睦, 伊藤公平, E.E.Haller, 仲村愛, 本間佳哉, 本多史憲, 青木大
Organizer
日本物理学会 第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] UCoAlの圧力下のメタ磁性転移に対するNMRによる研究2016
Author(s)
小手川恒, 福本健太, 明比亮介, 藤秀樹, 松田達磨, 山本悦嗣, 芳賀芳範, Zachary Fisk, 大貫惇睦, 青木大, Jacques Flouquet
Organizer
日本物理学会 第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] URhGeのNMRによる研究2016
Author(s)
徳永 陽, 青木大, H. Mayaffre, S. Kramer, M.-H. Julien, C. Berthier, M. Horvatic, 酒井宏典, 服部泰佑, 神戸振作, 荒木新吾
Organizer
日本物理学会第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] UCoAlの圧力下のメタ磁性転移に対するNMRによる研究2016
Author(s)
福本健太, 小手川恒, 藤秀樹, 明比亮介, 松田達磨, 山本悦嗣, 芳賀芳範, Zachary Fiska, 大貫惇睦, 青木大, Jacques Flouquet
Organizer
日本物理学会第2016年年次大会
Place of Presentation
東北学院大
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] High field 93Nb-NMR studies of the Γ3 CEF doublet ground state system PrNb2Al202015
Author(s)
Tetsuro Kubo, Hisashi Kotegawa, Hideki Tou, Ryuji Higashinaka, Akihiro Nakama, Yuji Aoki, Hideyuki Sato, Yoshihiko Ihara, Takayuki Goto, Takahiko Sasaki,
Organizer
TMU International Symposium on “ New Quantum Phases Emerging from Novel Crystal Structure”
Place of Presentation
Minami-Osawa Campus, Tokyo Metropolitan University, Tokyo
Year and Date
2015-09-24 – 2015-09-25
Int'l Joint Research
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[Presentation] Quantum tricritical fluctuations driving reentrant superconductivity in URhGe2015
Author(s)
Y. Tokunaga, D. Aoki, H. Mayaffre, S. Kramer, M.-H. Julien, C. Berthier, M. Horvatic, H. Sakai, T. Hattori, S. Kambe and S. Araki
Organizer
TMU International Symposium on “ New Quantum Phases Emerging from Novel Crystal Structure"
Place of Presentation
Minami-Osawa Campus, Tokyo Metropolitan University, Tokyo
Year and Date
2015-09-24 – 2015-09-25
Int'l Joint Research
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[Presentation] 超伝導体La(O.F)BiS2の高圧下におけるホール効果と熱膨張測定2015
Author(s)
秋田星二, 北川俊作, 小手川恒, 藤秀樹, 井澤宏輝, 水口佳一, 三浦大介, 浅野卓也, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二, 田中将嗣, 高野義彦, 長尾雅則
Organizer
日本物理学会 2015年秋季
Place of Presentation
関西大学
Year and Date
2015-09-16 – 2015-09-19
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[Presentation] 強磁性超伝導体UGe2の73Ge-NMRによる磁気ゆらぎの研究2015
Author(s)
野間雄一朗, 久保徹郎, 小手川恒, 藤秀樹, 芳賀芳範, 山本悦嗣, 大貫惇睦, 伊藤公平, E.E.Haller, 仲村愛, 本間佳哉, 本多史憲, 青木大
Organizer
日本物理学会 2015年秋季
Place of Presentation
関西大学
Year and Date
2015-09-16 – 2015-09-19
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[Presentation] UCoAlの強磁性量子臨界終点近傍の圧力下NMRによる研究2015
Author(s)
福本健太, 小手川恒, 藤秀樹, 明比亮介, 松田達磨, 山本悦嗣, 芳賀芳範, Zachary Fiska, 大貫惇睦, 青木大, Jacques Flouquet
Organizer
日本物理学会第2015年秋季大会
Place of Presentation
関西大学
Year and Date
2015-09-16 – 2015-09-19
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[Presentation] Metamagnetism in heavy fermion systems2015
Author(s)
G. Knebel, A. Pourret, D. Aoki, T. Combier, A. Palacio Morales, G. Lapertot, T. D. Matsuda, J. Flouquet
Organizer
20th International Conference on Magnetism 2015
Place of Presentation
Barcelona、スペイン
Year and Date
2015-07-05 – 2015-07-10
Int'l Joint Research
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