Investigation of exotic quantum phenomena on strongly correlated electron materials without inversion symmetry in their crystal structures under ultra high pressure

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K05156
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 本多 史憲 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (90391268)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 青木 大 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30359541)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: ウラン化合物 / 希土類化合物 / 圧力下物性測定 / 非対称スピン-軌道相互作用 / 超伝導 / 磁性体 / 量子振動

Outline of Annual Research Achievements

f電子を持つ希土類・アクチノイド化合物は，磁気・電荷・多極子秩序，異方的超伝導など特色ある量子物性の宝庫である．本研究課題では，結晶構造に空間反転対称性がない物質，カゴ状化合物，幾何学的フラストレーションを持つ構造など特徴的な結晶構造をもつ化合物にフォーカスして結晶構造に由来した物性を調べること，およびその物性測定手段を開発することを目的としている．今年度の研究実績は以下の通りである．
１.単結晶育成に成功した、結晶構造に空間反転対称姓をもたないBaNiSn3型正方晶UIrSi3の低温、磁場中における物性を異常ホール効果測定などから明らかにした.ホール係数の異常が臨界終点前後で変化することなどを指摘した．Physical Review B誌に論文を発表した.
２.結晶構造に空間反転対称姓をもたない重い電子系ウラン化合物常磁性体UPt5の量子振動測定を行なった.得られた複雑な量子振動は縮退した軌道を移り変わる確率の違いにより説明できることが電子状態計算とシミュレーションによってわかった。
３.f 電子系化合物で最もポピュラーな結晶構造ThCr2Si2型正方晶をもつEu化合物(EuT2X2)の圧力下での電子物性研究をさらに進めた。x線吸収測定によりEuRu2P2の価数が圧力下で徐々に増加し3価に近づくことがわかった。また9 GPaでは、価数の温度変化はほとんどないが、13 GPaでは有意な価数の温度変化が見られる。さらに同系化合物である圧力誘起価数転移が6 GPa付近にあるとされていたEuGa4は20 GPaくらいの圧力範囲では価数はほぼ変化していないことが確認された。
４.結晶構造に空間反転対称性をもたない希土類化合物超伝導体LaNiC2のμSR実験を行なった。

Research Products

• [Int'l Joint Research] カレル大学/チェコ科学アカデミー(チェコ)
  • Country Name: CZECH
  • Counterpart Institution: カレル大学/チェコ科学アカデミー
• [Int'l Joint Research] 原子力庁(CEA)/国立強磁場研究所(CNRS)(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: 原子力庁(CEA)/国立強磁場研究所(CNRS)
• [Int'l Joint Research] ドレスデン国立研究所(HDR)(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: ドレスデン国立研究所(HDR)
• [Int'l Joint Research] ブリティッシュコロンビア大学/TRIUMF(カナダ)
  • Country Name: CANADA
  • Counterpart Institution: ブリティッシュコロンビア大学/TRIUMF
• [Journal Article] Quasi-one-dimensional magnetic interactions and conduction electrons in EuCu5 and EuAu5 with the characteristic hexagonal structure (2020)
  • Author(s): Matsuda S.、Ota J.、Nakaima K.、Iha W.、Gouchi J.、Uwatoko Y.、Nakashima M.、Amako Y.、Honda F.、Aoki D.、Nakamura A.、Takeuchi T.、Haga Y.、Harima H.、Hedo M.、Nakama T.、Onuki Y.
  • Journal Title: Philosophical Magazine Volume: X Pages: 1～14
  • DOI: 10.1080/14786435.2019.1708498
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic and electrical properties of the ternary compound U2Ir3Si5 with one-dimensional uranium zigzag chains (2019)
  • Author(s): Li D. X.、Honda F.、Miyake A.、Homma Y.、Haga Y.、Nakamura A.、Shimizu Y.、Maurya A.、Sato Y. J.、Tokunaga M.、Aoki D.
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 99 Pages: 054408 1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.99.054408
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Investigation of the Itinerant Electron Ferromagnetism of Ni2+xMnGa1-x and Co2VGa Heusler Alloys (2019)
  • Author(s): Sakon Takuo、Hayashi Yuhi、Fukuya Akihito、Li Dexin、Honda Fuminori、Umetsu Rie、Xu Xiao、Oomi Gendo、Kanomata Takeshi、Eto Tetsujiro
  • Journal Title: Materials Volume: 12 Pages: 575～575
  • DOI: 10.3390/ma12040575
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Unconventional Superconductivity in Heavy Fermion UTe2 (2019)
  • Author(s): Aoki Dai、Nakamura Ai、Honda Fuminori、Li DeXin、Homma Yoshiya、Shimizu Yusei、Sato Yoshiki J.、Knebel Georg、Brison Jean-Pascal、Pourret Alexandre、Braithwaite Daniel、Lapertot Gerard、Niu Qun、Valiska Michal、Harima Hisatomo、Flouquet Jacques
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 88 Pages: 043702～043702
  • DOI: 10.7566/JPSJ.88.043702
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Anomalous ferromagnetic ordering in EuCuP (2019)
  • Author(s): Iha Wataru、Kakihana Masashi、Matsuda Shinya、Honda Fuminori、Haga Yoshinori、Takeuchi Tetsuya、Nakashima Miho、Amako Yasushi、Gouchi Jun、Uwatoko Yoshiya、Hedo Masato、Nakama Takao、Onuki Yoshichika
  • Journal Title: Journal of Alloys and Compounds Volume: 788 Pages: 361～366
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.02.213
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metamagnetic Transition in Heavy Fermion Superconductor UTe2 (2019)
  • Author(s): Miyake Atsushi、Shimizu Yusei、Sato Yoshiki J.、Li Dexin、Nakamura Ai、Homma Yoshiya、Honda Fuminori、Flouquet Jacques、Tokunaga Masashi、Aoki Dai
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 88 Pages: 063706～063706
  • DOI: 10.7566/jpsj.88.063706
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Magnetotransport as a probe of phase transformations in metallic antiferromagnets: The case of UIrSi3 (2019)
  • Author(s): Honda F.、Valenta J.、Prokleska J.、Pospisil J.、Proschek P.、Prchal J.、Sechovsky V.
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 100 Pages: 014401 1-11
  • DOI: 10.1103/physrevb.100.014401
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 125Te-NMR Study on a Single Crystal of Heavy Fermion Superconductor UTe2 (2019)
  • Author(s): Tokunaga Yo、Sakai Hironori、Kambe Shinsaku、Hattori Taisuke、Higa Nonoka、Nakamine Genki、Kitagawa Shunsaku、Ishida Kenji、Nakamura Ai、Shimizu Yusei、Homma Yoshiya、Li DeXin、Honda Fuminori、Aoki Dai
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 88 Pages: 073701～073701
  • DOI: 10.7566/jpsj.88.073701
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic Fluctuation and First-Order Transition in Trillium Lattice of EuPtSi Observed by 151Eu Moessbauer Spectroscopy (2019)
  • Author(s): Homma Yoshiya、Kakihana Masashi、Tokunaga Yo、Yogi Mamoru、Nakashima Miho、Nakamura Ai、Shimizu Yusei、Li Dexin、Maurya Arvind、Sato Yoshiki J.、Honda Fuminori、Aoki Dai、Amako Yasushi、Hedo Masato、Nakama Takao、Onuki Yoshichika
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 88 Pages: 094702～094702
  • DOI: 10.7566/jpsj.88.094702
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Observation of a metamagnetic transition in the 5f heavy-fermion compound UNi2Al3: Magnetization studies up to 90 T for single-crystalline U(Pd(1-x)Nix)2Al3 (2019)
  • Author(s): Mochidzuki Kenji、Shimizu Yusei、Kondo Akihiro、Matsuo Akira、Li Dexin、Aoki Dai、Homma Yoshiya、Honda Fuminori、Flouquet Jacques、Nakamura Daisuke、Takeyama Shojiro、Kindo Koichi
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 100 Pages: 165137 1-8
  • DOI: 10.1103/physrevb.100.165137
• [Journal Article] Multiple superconducting phases in a nearly ferromagnetic system (2019)
  • Author(s): Braithwaite D.、Valiska M.、Knebel G.、Lapertot G.、Brison J.-P.、Pourret A.、Zhitomirsky M. E.、Flouquet J.、Honda F.、Aoki D.
  • Journal Title: Communications Physics Volume: 2 Pages: 147 1-6
  • DOI: 10.1038/s42005-019-0248-z
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Magnetic and electrical properties of the ternary compound U2T3Si5 (T=Rh, Ir) (2019)
  • Author(s): F. Honda, N. Kawamura, D. X. Li, Y. Hirose, Y. Homma, Y. Haga, A. Nakamura, Y. Shimizu, A. Maurya, Y. J. Sato, and D. Aoki
  • Organizer: J-Physics 2019, International Conference & KINKEN-WAKATE 2019 Multipole Physics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Electronic properties of an antiferromagnet UIrSi3 with non-centrosymmetric crystal structure (2019)
  • Author(s): F. Honda, J. Valenta, J. Pospisil, M. Valiska, P. Opletal, J. Kastil, M. Misek, J. Prchal, J. Hornung, J. Klotz, S. Mishra, I. Sheikin, and V. Sechovsky
  • Organizer: J-Physics 2019, International Conference & KINKEN-WAKATE 2019 Multipole Physics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of pressure on the ferromagnetism of UCu2P2 (2019)
  • Author(s): F. Honda, K. Kitabayashi, Y. J. Sato, A. Maurya, D. X. Li, S. Tsuchida, J. Prchal, J. Valenta, M. Divis, I. Turek, D. Kaczorowski, A. Nakamura, Y. Shimizu, Y. Homma, D. Aoki, and L. Havela
  • Organizer: 57th European High Pressure Research Group Meeting on High Pressure Science and Technology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of pressure on the ferromagnetism of UCu2P2 and UCuP2 (2019)
  • Author(s): F. Honda, K. Kitabayashi, Y. J. Sato, A. Maurya, D. X. Li, S. Tsuchida, A. Nakamura, Y. Shimizu, Y. Homma, D. Aoki, and L. Havela
  • Organizer: 14th Asia-Pacific Physics Conference (APPC-14)
  • Int'l Joint Research