2018 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, 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 / 超伝導材料・素子 / 金属物性 / 物性実験 |
Outline of Annual Research Achievements |
今年度は以下の研究を行った。 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り、この研究内容を論文で発表した。② 青木GはURhGeに一軸圧を加えることにより、リエントラント超伝導の転移磁場が変化するものの、強磁性の臨界磁場のところでやはり超伝導転移温度が高くなっていることが実験から示された。この結果は、一軸圧により強磁性秩序が弱まり強磁性臨界磁場が変化すると超伝導も同じように変化していることを示しており、強磁性ゆらぎが超伝導の引力になっていることを示す更なる重要な結果である。 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が増大する。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強磁性ゆらぎの異方性に起因することを、各軸方向の1/T1と1/T2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、強磁性秩序が消えたP = 0.7 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こと、高圧のP=1.5GPaでは強磁性ゆらぎが弱まり超伝導転移温度も下がっていることから強磁性ゆらぎと超伝導の関係を指摘した。④ 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
2: Research has progressed on the whole 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。現在までに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。磁場角度分解NMR実験から強磁性ゆらぎと超伝導の相関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。また、一軸圧で強磁性臨界点とリエントラント超伝導の関係を調べ、この実験からも強磁性臨界ゆらぎと超伝導の相関を示した。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の単結晶育成と報告のあった超伝導二段転移の再現、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、⑧新超伝導体UTe2の研究。 ただし、⑥、⑦の理論成果、⑧のUTe2の研究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 |
昨年アメリカのグループにより発見されたUTe2の物性を良質な単結晶試料を用いた詳細なNMR実験から解明する。UTe2は常伝導状態の磁性的振舞いから強磁性転移に近い物質と考えられ我々が研究してきていた強磁性超伝導との関連に興味が集まっており、また超伝導の常磁性状態で起こっているために超伝導状態の性質も調べやすい。超伝導上部臨界磁場の振舞いからスピン三重項超伝導と考えられており、その確証を得るような実験を目指す。そのため、最終年度はUTe2の研究に重きを置く。 UTe2やUCoGeの実験においては、低温で磁場角度の制御が大切であることがわかってきた。最終年度であるが、精密な角度回転機構を持っている希釈冷凍機を購入し、今後の実験に活かす。
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Research Products
(122 results)
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[Presentation] 準結晶Au-Al-Ybのミュオンスピン回転/緩和2018
Author(s)
石田憲二, 北川俊作, 服部泰佑, 山中隆義, 幸田章宏, 髭本亘, 門野良典, 米山祐樹, 廣川慎之介, 出口和彦, 佐藤憲昭
Organizer
日本物理学会2018年秋季大会
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[Presentation] EuPtSiのNMRによる研究2018
Author(s)
比嘉野乃花, 與儀護, 徳永陽, 服部泰佑, 酒井宏典, 神戸振作, 中島美帆, 本間佳哉, 仲村愛, 清水悠晴, 本多史憲, 青木大, 垣花将司, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
Organizer
日本物理学会2018年秋季大会
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[Presentation] カイラル磁性体EuPtSiのEu-151メスバウアー分光2018
Author(s)
本間佳哉, 垣花将司, 徳永陽, 與儀護, 仲村愛, 清水悠晴, 李徳新, Arvind Maurya, 佐藤芳樹, 本多史憲, 青木大, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
Organizer
日本物理学会2018年秋季大会
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[Presentation] EuT2Ge2とEuT2Si2(T:遷移金属)の特異な電子状態II2018
Author(s)
大貫惇睦, 伊覇航, 松田進弥, 垣花将司, 安次富洋介, 竹内徹也, 本多史憲, 仲村愛, 青木大, 中島美帆, 天児寧, 芳賀芳範, 郷地順, 上床美也F, 辺土正人, 仲間隆男
Organizer
日本物理学会2018年秋季大会
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[Presentation] PbX(X: S, Se, Te) のドハースファン・アルフェン効果と磁気抵抗2018
Author(s)
仲井間憲李, 川勝祥矢, 垣花将司, 宮里隼人, 山川結衣, 立津慶幸, 眞榮平孝裕, 木田孝則, 田原大夢, 萩原政幸, 竹内徹也, 青木大, 仲村愛, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
Organizer
日本物理学会2018年秋季大会
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[Presentation] 超音波による重い電子系化合物UPd2Cd20の量子状態の研究II2018
Author(s)
赤津光洋, 上原啓史, 武石夏祈, 根本祐一, 後藤輝孝, 三本啓輔, 土塔寛, 広瀬雄介, 摂待力生, 本多史憲, 青木大
Organizer
日本物理学会2018年秋季大会
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[Presentation] PbTeのドハース・ファンアルフェン効果と磁気抵抗2018
Author(s)
川勝祥矢, 仲井間憲李, 垣花将司, 山川結衣, 宮里隼人, 立津慶幸, 眞榮平孝裕, 木田孝則, 田原大夢, 萩原政幸, 竹内徹也, 青木大, 仲村愛, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
Organizer
日本物理学会2018年秋季大会
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[Presentation] 単結晶UNi4BのNMRを用いた磁気秩序状態の研究2018
Author(s)
竹内涼介, 岸本恭来, 小手川恒, 播磨尚朝, 藤秀樹, 本間佳哉, 本多史憲, 仲村愛, 清水悠晴, 李徳新, 青木大
Organizer
日本物理学会第74回年次大会(2019年)
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[Presentation] PrT2Al20 (T=Nb, Ta)のNMR緩和率の磁場依存性の結晶場モデルに基づく解析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74回年次大会(2019年)
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[Presentation] 強磁性超伝導体UGe2の73Ge-NQRによる研究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2018年秋季大会
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[Presentation] 単結晶UNi4Bの11B-NMRを用いた構造解析と磁気秩序状態の研究2018
Author(s)
竹内涼介, 岸本恭来, 小手川恒, 播磨尚朝, 藤秀樹, 本間佳哉, 本多史憲, 仲村愛, 清水悠晴, 李徳新, 青木大
Organizer
日本物理学会2018年秋季大会
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[Presentation] 反強磁性体Mn3Pの圧力誘起量子臨界点の研究2018
Author(s)
小手川恒, 宇田幸平, 桑田祥希, 藤秀樹, 菅原仁, 播磨尚朝, 荒木新吾, 小林達生, 武田圭生, 櫻井敬博, 太田仁
Organizer
日本物理学会2018年秋季大会
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[Presentation] パルス強磁場NMRによるCeIn3の磁場誘起量子臨界領域の研究2018
Author(s)
徳永陽, A. Orlova, N. Bruyant, 青木大, C, H. Mayaffre, S. Kraemer, M.H.- Julien, C. Berthier, M. Horvatic, 服部泰佑, 比嘉野乃花, 酒井宏典, 神戸振作, I. Sheikin
Organizer
日本物理学会2018年秋季大会
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[Presentation] ナローギャップ半導体β-US2の33S-NMR2018
Author(s)
酒井宏典, 比嘉野乃花, 服部泰佑, 徳永陽, 神戸振作, 立岩尚之, 芳賀芳範, P. F. S. Rossa, E. D. Bauer, F. Ronning, J. D. Thompson, S. K. R. Krishna, A. P. Reyes
Organizer
日本物理学会2018年秋季大会
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[Presentation] 量子振動測定とGW近似計算によるFeSのフェルミ面決定2018
Author(s)
寺嶋太一, 菊川直樹, David Graf, 廣瀬陽代, 宇治進也, 松下能孝, Hai Lin, Xiyu Zhu, Hai-Hu Wen, 野本拓也, 鈴木雄大, 池田浩章
Organizer
日本物理学会2018年秋季大会
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