2017 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding of the Mechanism of Superconductivity and Search for a Novel Superconducting State in Uranium Heavy-Fermion Compounds
Project/Area Number |
15H05745
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Research Institution | Kyoto University |
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 原子力科学研究所, 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, 理学研究科, 准教授 (70332575)
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Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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Keywords | 強相関電子系超伝導体 / ウラン系強磁性超伝導体 / 超伝導特性 / 遍歴強磁性 / 物性実験 / スピン三重項超伝導 / 多重相超伝導 / 核磁気共鳴 |
Outline of Annual Research Achievements |
今年度の主な成果として以下の研究成果がある。 ① 青木Gは、UCoGeの単結晶の輸送現象(電気抵抗、熱伝導度)と磁化を極低温・強磁場の極限環境下で精密に測定し、強磁性の磁気モーメントと平行(c軸)方向に磁場を加えたときは超伝導電子対が弱められ、垂直(b軸)報告に磁場を加えたときは逆に強められることを示した。この結果はNMR実験結果とコンシステントな結果である。 ② UCoGeではa軸方向に磁場を加えた場合、超伝導は単調に減少していくだけであるがb軸に印加した時は超伝導は増大する。石田Gでは印加磁場に対して超伝導のレスポンスが大きく異なるのはスピン磁化率の異方性に関係することを、各軸方向のナイトシフトの精密測定から指摘した。 ③ UCoGeは加圧により強磁性秩序は消失し超伝導のみを示すようになる。強磁性秩序が消えた圧力領域の磁気状態と超伝導状態を核四重極共鳴より調べた。強磁性秩序が消えたP = 0.67 GPaでは超伝導直上での強磁性ゆらぎが強まり、超伝導転移温度も上昇している。また超伝導転移以下の超伝導相では1/T1は急激に減少しているが、強磁性と共存している超伝導状態の時に見られていた非超伝導成分の1/T1は見られなかった。この結果は、(1)バルク超伝導は強磁性秩序が消えたのちも生き残ること、(2)イジング強磁性ゆらぎが超伝導の引力であるというシナリオをより確かにする実験結果であること、(3) 強磁性秩序と共存する超伝導で見られた非超伝導の1/T1の成分は強磁性相の存在と関係した成分であり、「自己誘導渦糸状態」の存在を支持する結果であること、を示唆する。さらにこの強磁性を抑えた圧力下の常磁性超伝導相で59Co核のナイトシフト測定から超伝導状態のスピン磁化率を測定したところ、超伝導状態でもスピン磁化率はほとんど変化せず、スピン三重項超伝導を示唆する結果が得られた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ウラン化合物の新奇な超伝導状態の理解、特に強磁性超伝導体の超伝導状態や超伝導発現機構の解明のため、核磁気共鳴(NMR)、核四重極共鳴(NQR)実験より微視的な観点から調べている。現在までの3年間で下記の研究成果を挙げてきている。 ①強磁性超伝導体UCoGeにおける強磁性ゆらぎによるスピン三重項超伝導状態の確証。強磁性モーメント方向のc軸方向の強磁性ゆらぎと超伝導と関係を調べた。c軸方向に磁場を印加し強磁性ゆらぎを抑えると超伝導も抑制され、b軸方向に磁場を印加し強磁性転移を抑えることで強磁性ゆらぎが強まると超伝導臨界磁場が高まることを明らかにした。このように強磁性ゆらぎは超伝導に密接に関係していることを実験から明らかにした。また超伝導状態でのスピン磁化率の測定からスピン三重項を示唆する結果は得られている。 ②強磁性超伝導URhGeにおける強磁性臨界ゆらぎにより強められる超伝導。URhGeで磁場をb軸に印加した時に見られるリエントラント超伝導の磁場領域で磁気励起をNMRより調べ、リエントラント超伝導が見られる磁場領域において印加磁場方向の磁気励起を検出する核スピン-スピン緩和率1/T2に発散的な振舞いが見られることを明らかにした。URhGeのリエントラント超伝導に対してはb軸方向の磁気ゆらぎが重要であることを示した。 ③圧力誘起超伝導の強磁性体UGe2におけるイジング強磁性ゆらぎの検出、④隠れた秩序状態と共存するURu2Si2の超伝導対関数の同定、⑤ThをドープしたUBe13における超伝導2段転移の観測、⑥トポロジカル超伝導の観点からのウラン系超伝導、⑦第一原理計算、および多極子超伝導の観点から見たウラン系超伝導体 ただし、⑥、⑦の理論成果は研究申請時には予想していなかった結果であるので、当初予想していた以上の研究成果を挙げられている。
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Strategy for Future Research Activity |
①強磁性超伝導体UGe2における強磁性ゆらぎと超伝導。最近、藤Gにより常圧のUGe2においても強磁性モーメント方向に異方的な強磁性ゆらぎが存在することが明らかとなった。加圧下のNMRの実験より、この強磁性ゆらぎと超伝導の関係を明らかにする。 ②強磁性超伝導体UCoGeにおける超伝導状態のスピン磁化率の測定。現在、加圧下で強磁性を抑制したもとナイトシフト測定による超伝導状態のスピン磁化率の測定を行っている。この測定を推し進め、広い圧力領域で実験を行う。本測定では試料の角度合わせが重要かつ大変であるが、可能な限り試料の各軸方向に磁場をそろえることの出来るように装置の工夫するをする。 ③UBe13、(UTh)Be13の超伝導状態の解明。UBe13については超伝導状態においていろいろな物理量に異常が現れ、スピン三重項超伝導体であることが指摘されているが、現在までのところその異常の起源と超伝導対パリティについて確定していない。広い磁場下でのナイトシフトと1/T1の測定を行い、超伝導対状態やギャップ関数を同定する。 ④結晶対称性に保護された超伝導ギャップノードの解明。本研究課題におけるこれまでの理論研究により、従来の理論では存在が分からなかった超伝導ギャップ構造が明らかにされた。その一例は非共型空間群に守られたラインノードであり、他の例はブロッホ状態の角運動量に依存するポイントノードである。これらは超伝導対称性とギャップ構造の新しい関係を示すものであり、UBe13, UCoGe, UPt3が候補物質として挙げられる。今後2年間の研究でこれらの超伝導体の微視的機構と共に明らかにして行く予定である。 ⑤ウラン系以外での強磁性超伝導体の発見 今までのところ、強磁性超伝導体はウラン化合物に限られていた。イジング型の異方性をもつd電子系の強磁性で超伝導が見られないか超伝導探索を行う。
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Research Products
(192 results)
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[Journal Article] Unique Electronic States in Non-centrosymmetric Cubic Compounds.2017
Author(s)
M. Kakihana, K. Nishimura, Y. Ashitomi, T. Yara, D. Aoki, A. Nakamura, F. Honda, M. Nakashima, Y. Amato, Y. Uwatoko, T. Sakakibara, S. Nakamura, T. Takeuchi, Y. Haga, E. Yamamoto, H. Harima, M. Hedo, T. Nakama, Y. Onuki
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Journal Title
J. Electronic Materials,
Volume: 46
Pages: 3572-3584
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 115In-NMR/NQRで観る人工超格子CeCoIn5/CeRhIn5及びエピタキシャル膜CeRhIn5の磁気構造の層数依存性2018
Author(s)
仲嶺元輝, 山中隆義A, 北川俊作, 石田憲二, 石井智大, 成塚政裕, 鳥井陽平, 下澤雅明, 宍戸寛明, 笠原成, 常盤欣文, 笠原裕一, 水上雄太, 芝内孝禎, 寺嶋孝仁, 松田祐司
Organizer
日本物理学会 第73回年次大会(2018年)
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[Presentation] MnP, Mn2P, Ni2SnPなどのリン化合物の単結晶育成と電子状態の研究2018
Author(s)
川勝祥矢, 垣花将司, 仲井間憲李, 平渉生, 澤岻安敬, 中島美帆, 天児寧, 仲村愛, 青木大, 竹内徹也, 播磨尚朝, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
Organizer
日本物理学会 第73回年次大会(2018年)
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[Presentation] EuCu2(Ge1-xSix)2単結晶の電子状態 III2018
Author(s)
伊覇航, 垣花将司, 本多史憲, 仲村愛, 青木大, 郷地順, 上床美也, 中島美帆, 天児寧, 竹内徹也, 芳賀芳範, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
Organizer
日本物理学会 第73回年次大会(2018年)
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[Presentation] 強磁性体EuCu2P2とEuCuPの単結晶育成と電子状態2018
Author(s)
伊覇航, 垣花将司, 松田進弥, 仲村愛, 本多史憲, 青木大, 郷地順, 上床美也, 中島美帆, 天児寧, 竹内徹也, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
Organizer
日本物理学会 第73回年次大会(2018年)
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[Presentation] 立方晶キラル反強磁性体EuPtSiの巨大なホール効果と磁気抵抗2018
Author(s)
垣花将司, 伊覇航, 安次富洋介, 青木大, 仲村愛, 本多史憲, 中島美帆, 天児寧, 中村翔太, 榊原俊郎, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
Organizer
日本物理学会 第73回年次大会(2018年)
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[Presentation] 単結晶CePd2Al8の圧力下電気抵抗と磁化測定2018
Author(s)
中村優希, 長谷川侑紀, 中島美帆, 天児寧, 池田修悟, 松田達磨, 仲村愛, 清水悠晴, 本間佳哉, 本多史憲, 青木大, 郷地順, 上床美也
Organizer
日本物理学会 第73回年次大会(2018年)
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[Presentation] 強磁性体YbNiSnの異方的な磁性と輸送特性2018
Author(s)
仲村愛, Georg KnebelA, B, Alexandre PourretA, B, Adrien GourgoutA, B, Daniel BraithwaiteA, B, 清水悠晴, Arvind Maurya, 本多史憲, 本間佳哉, 李徳新, 佐藤芳樹C, Jacques FlouquetA, B, 青木大
Organizer
日本物理学会 第73回年次大会(2018年)
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[Presentation] 強磁性体EuRu2P2の圧力下物性2018
Author(s)
本多史憲, Zubac Jan, Prchal Jiri, 佐藤芳樹, 仲村愛, 青木大, 赤嶺拡, 安次富洋介, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦, Sechovsky Vladimir
Organizer
日本物理学会 第73回年次大会(2018年)
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[Presentation] 重い電子系U1-xThxBe13の極低温電気抵抗・比熱における非フェルミ液体的性質2018
Author(s)
清水悠晴, 橘高俊一郎, 中村翔太, 榊原俊郎, 青木大, 佐藤芳樹, 本間佳哉, 仲村愛, Maurya Arvind, 李徳新, 本多史憲
Organizer
日本物理学会 第73回年次大会(2018年)
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[Presentation] 73Ge-NQR測定による強磁性超伝導体UGe2の磁気ゆらぎの研究2018
Author(s)
野間雄一朗, 久保徹郎, 小手川恒, 播磨尚朝, 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73回年次大会(2018年)
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[Presentation] 立方晶キラル反強磁性体EuPtSiと関連する化合物での新しい磁性相2018
Author(s)
大貫惇睦, 垣花将司, 青木大, 仲村愛, 本多史憲, 中島美帆, 天児寧, 中村翔太, 榊原俊郎, 辺土正人, 仲間隆男
Organizer
日本物理学会 第73回年次大会(2018年)
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[Presentation] RT2Al20 (R=La, Pr; T=Nb, Ta)のNMR/NQRスペクトル解析2018
Author(s)
久保徹郎, 藤秀樹, 三宅遼磨, 松野治貴, 小手川恒, 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73回年次大会(2018年)
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[Presentation] CeIn3のパルス強磁場NMR研究2018
Author(s)
徳永陽, 青木大, Ilya SHEIKIN, Anna ORLOVA, Nicolas BRUYANT, Hadrien MAYAFFRE, Steffen KRAEMER, Mladen HORVATIC, 服部泰佑, 酒井宏典, 神戸振作
Organizer
日本物理学会 第73回年次大会(2018年)
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[Presentation] NMR/NQRによる重い電子系人工超格子CeCoIn5/CeRhIn5及びCeRhIn5単結晶膜の磁気状態の研究2017
Author(s)
仲嶺元輝, 山中隆義, 北川俊作, 石田憲二, 石井智大, 成塚政裕, 鳥井陽平, 下澤雅明, 宍戸寛明, 笠原成, 常盤欣文, 笠原裕一, 水上雄太, 芝内孝禎, 寺嶋孝仁, 松田祐司
Organizer
日本物理学会 2017年秋季大会
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[Presentation] 強磁性超伝導体UGe2の圧力下73Ge-NQR測定2017
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2017年秋季大会
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[Presentation] U1-xThxBe13のNMRによる研究2017
Author(s)
松野治貴, 山崎翔太, 森田恭平, 小手川恒, 藤秀樹, 芳賀芳範, 山本悦嗣, 大貫惇睦, 清水悠晴, 仲村愛, 本間佳哉, 李徳新, 本多史憲, 青木大
Organizer
日本物理学会2017年秋季大会
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[Presentation] 11B- NMRからみたU系化合物UNi4Bの磁気異方性2017
Author(s)
岸本恭来, 小林史明, 小手川恒, 藤秀樹, 齋藤開, 網塚浩, 本間佳哉, 仲村愛, 李徳新, 本多史憲, 青木大
Organizer
日本物理学会2017年秋季大会
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[Presentation] CeCu2Si2の高圧・強磁場領域のCu-NMR2017
Author(s)
藤原賢二, 高松祐弥, 本山岳, 三好清貴, 小林達生, 北川健太郎, 佐々木孝彦, 後藤貴行, 小手川恒, 藤秀樹, S. Seiro, C. Geibel, F. Steglich
Organizer
日本物理学会2017年秋季大会
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[Presentation] 93Nb-NMR測定によるPrNb2Al20の強磁場磁化の見積もり2017
Author(s)
久保徹郎, 藤秀樹, 松野治貴, 小手川恒, 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2017年秋季大会
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[Presentation] 73Ge-NQR studies under pressure on magnetic fluctuations of ferromagnetic superconductor UGe22017
Author(s)
Yuichiro NOMA, Tetsuro KUBO, Hisashi KOTEGAWA, Hideki TOU, Yoshinori HAGA, Etsuji YAMAMOTO, Yoshichika, NUKI, Kohei M. ITOH, Eugene E. HALLER, Ai NAKAMURA, Yoshiya HOMMA, Fuminori HONDA, Dai AOKI
Organizer
International Conference on Strongly correlated electron systems 2017
Int'l Joint Research
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