Investigation of unconventional strongly correlated electronic properties in Sm intermetallics

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K05178
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 東中 隆二 首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (30435672)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 重い電子状態 / カゴ状化合物 / Sm 化合物 / Pr 化合物 / 超伝導

Outline of Annual Research Achievements

近年、PrTr2Al20においてPrのΓ3二重項が持つ四極子自由度に起因した強相関電子物性を示すことが報告され、それを契機に、四極子近藤効果に共通する物性の振る舞いが明らかになりつつある。我々はTr = Nb, Mo, Ta, W の単結晶の純良化を進め、低温物性測定を行った。そのデータ解析から、PrTr2Al20が基本的には四極子近藤格子系で期待される物性を示すが、Tr が持つd電子数に依存して少し異なる振る舞いを示すことを見出し、これまで考慮されていなかったd-f混成効果の重要性を示唆する結果を得た。Tr=Nb,Ta に関しては論文に纏め、Tr=Mo,Wについては学会発表を行った。
これまで十分に研究の行われていなかった1-2-20 系の参照物質であるLaTr2Al20の一群の研究を行い、４つの新超伝導体(Tr = Ti, V, Nb, Ta)を発見した。これらの物性と、既に報告されている他のRTr2Al20超伝導体と比較し、Rを中心とするカゴの"guest free space"に着目した解析を行い、Rサイトの非調和振動(ラットリング)がTcを上昇させるグループとそれ以外の要因(16cサイトのAlの巨大な原子振動もしくはTrのdバンドの特性)が関連しているグループに分類できることを見出した。この結果は、論文に纏め発表した。
我々が見出した磁場に鈍感な重い電子状態を示すSm化合物に関連して、これまでに報告されたSm系化合物と幅広く比較しながら、系統的な物性整理を行い、大きな電子比熱係数を持つ化合物がSmイオン平均価数が３価に近い中間価数状態に集中していることを見出した。これらの我々のSm系に関連した研究を契機に、Sm系における磁場に鈍感な重い電子状態を説明する一つの理論モデルが提案され、実験結果を定性的に説明する結果が得られている。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ローマ大学(イタリア)
  • Country Name: ITALY
  • Counterpart Institution: ローマ大学
• [Int'l Joint Research] ウィーン工科大学(オーストリア)
  • Country Name: AUSTRIA
  • Counterpart Institution: ウィーン工科大学
• [Journal Article] Metallic phase in stoichiometric CeOBiS2 revealed by space-resolved ARPES (2018)
  • Author(s): T. Sugimoto, E. Paris, T. Wakita, K. Terashima, T. Yokoya, A. Barinov, J. Kajitani, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, Y. Aoki, T. Mizokawa, and N. L. Saini
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 8 Pages: 2011
  • DOI: 10.1038/s41598-018-20351-y
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Superconductivity in Cage Compounds LaTr2Al20 with Tr = Ti, V, Nb, and Ta (2018)
  • Author(s): A. Yamada, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, and Y. Aoki
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 87 Pages: 033707
  • DOI: 10.7566/JPSJ.87.033707
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anisotropic two-gap superconductivity and the absence of a Pauli paramagnetic limit in single-crystalline LaO0.5F0.5BiS2 (2018)
  • Author(s): Y. C. Chan, K. Y. Yip, Y. W. Cheung, Y. T. Chan, Q. Niu, J. Kajitani, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, Y. Yanase, Y. Aoki, K. T. Lai, and Swee K. Goh
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 97 Pages: 104509
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.97.104509
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Low Curie-temperature ferromagnetic phase in SmPt2Cd20 possibly accompanied by strong quantum fluctuations (2017)
  • Author(s): A. Yamada, S. Oike, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, and Y. Aoki
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 96 Pages: 085102
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.96.085102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intrinsic Phase Diagram of Superconductivity in the BiCh2-Based System Without In-Plane Disorder (2017)
  • Author(s): K. Nagasaka, A. Nishida, R. Jha, J. Kajitani, O. Miura, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, Y. Aoki, A. Miura, C. Moriyoshi, Y. Kuroiwa, H. Usui, K. Kuroki and Y. Mizuguchi
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 86 Pages: 074701
  • DOI: 10.7566/JPSJ.86.074701
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Antiferroquadrupolar Ordering in Quadrupolar Kondo Lattice of Non-Kramers System PrTa2Al20 (2017)
  • Author(s): R. Higashinaka, A. Nakama, R. Miyazaki, J. Yamaura, H. Sato, and Y. Aoki
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 86 Pages: 103703
  • DOI: 10.7566/JPSJ.86.103703
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sm valence states and magnetic properties in SmBe13 and SmTi2Al20 investigated by Sm synchrotron-radiation-based Moessbauer spectroscopy (2017)
  • Author(s): S. Tsutsui, Y. Kobayashi, J. Nakamura, M. K. Kubo, S. Amagasa, Y. Yamada, Y. Yoda, Y. Shimizu, H. Hidaka, T. Yanagisawa, H. Amitsuka, A. Yamada, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, Y. Aoki
  • Journal Title: Hyperfine Interactions Volume: 238 Pages: 100
  • DOI: 10.1007/s10751-017-1473-z
  • Peer Reviewed
• [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
• [Presentation] SmT2Al20系における重い電子状態とWilson比に関する系統的研究 (2018)
  • Author(s): 山田瑛, 松田達磨, 東中隆二, 青木勇二, 佐藤英行, 三宅厚志, 徳永将史, 水牧仁一朗, 筒井智嗣, 伊奈稔哲, 新田清文, 宇留賀朋哉
  • Organizer: 日本物理学会 第73回年次大会
• [Presentation] 層状超伝導体PrO(1-x)FxBiS2単結晶の4f電子磁性と輸送特性 (2018)
  • Author(s): 山本直季, 三田昌明, 浅野卓也, 梶谷丈, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会 第73回年次大会
• [Presentation] Ln(O(1-x)Fx)BiS2(Ln=Ce,Nd)の磁場中muSR (2018)
  • Author(s): 髭本亘, 伊藤孝, 大嶋浩平, 岡澤赳, 友野大, 三原基嗣, 三田昌明, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会 第73回年次大会
• [Presentation] R(O,F)BiS2のフェルミ面と電荷軌道不安定性 (2018)
  • Author(s): 守田智洋, 岡本陽平, 松澤悠, 溝川貴司, Eike Schwier, 島田賢也, Naurang Saini, 梶谷丈, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会 第73回年次大会
• [Presentation] Pr(O,F)BiS2の電子構造と原子価状態 (2018)
  • Author(s): 松澤悠, 黒川輝風, 岡本陽平, 守田智洋, 溝川貴司, E.F.Shwier, 島田賢也, Naurang Saini, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会 第73回年次大会
• [Presentation] イジング反強磁性体SmPt2Si2の極低温精密磁化測定 (2018)
  • Author(s): 小柳大士, 中村成弥, 杉本成駿, 田山孝, 伏屋健吾, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会 第73回年次大会
• [Presentation] SmIr2SixGe(2-x)の結晶構造と物性 (2018)
  • Author(s): 飯沼拓也, 酒井恭兵, 山田瑛, 大村瑠美, 東中隆二, 青木勇二, 松田達磨
  • Organizer: 日本物理学会 第73回年次大会
• [Presentation] 大きな単位胞を取る三元化合物R-Ir-Sn(R:希土類)の単結晶育成と構造解析 (2018)
  • Author(s): 大村瑠美, 岸本美晴, 山田瑛, 松田達磨, 東中隆二, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会 第73回年次大会
• [Presentation] 四極子近藤格子系PrTr2Al20 (Tr = Mo, W) の単結晶育成と低温物性測定 (2018)
  • Author(s): 宮脇瑠美佳, 東中隆二, 山田瑛, 松田達磨, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会 第73回年次大会
• [Presentation] 四極子近藤格子系 PrTr2Al20 (Tr = Nb, Mo, Ta, W) における電気輸送特性 (2018)
  • Author(s): 東中隆二, 宮脇瑠美佳, 山田瑛, 松田達磨, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会 第73回年次大会
• [Presentation] Unconventional 4f-electron magnetism in Ln(O,F)BiS2 layered superconductors (2018)
  • Author(s): Yuji Aoki, Ryuji Higashinaka, and Tatsuma D Matsuda
  • Organizer: The 21st International Conference on Solid Compounds of Transition Elements (SCTE2018)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] RPd3Ga8(R:希土類)における低温物性異常 (2017)
  • Author(s): 松田達磨, 原和輝, 石見聖, 山田瑛, 東中隆二, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会第2017年秋季大会
• [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: 日本物理学会第2017年秋季大会
• [Presentation] Pr1-2-20系のf電子状態に関する中性子散乱研究 (2017)
  • Author(s): 岩佐和晃, 鬼丸孝博, 高畠敏郎, 東中隆二, 青木勇二, 河村聖子, 中島健次, Jean-Michel Mignot, Arsen Gukasov
  • Organizer: 日本物理学会第2017年秋季大会
• [Presentation] LaO(1-x)FxBiS2における長周期格子変調のx依存性 (2017)
  • Author(s): 佐賀山遼子, 佐賀山基, 熊井玲児, 村上洋一, 浅野卓也, 三田昌明, 梶谷丈, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会第2017年秋季大会
• [Presentation] 角度分解光電子分光によるR(O,F)BiS2のバンド構造 (2017)
  • Author(s): 守田智洋, 岡本陽平, 松澤悠, 溝川貴司, Eike Schwier, 島田賢也, Naurang Saini, 梶谷丈, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会第2017年秋季大会
• [Presentation] 光電子分光によるR(O,F)BiS2の電子状態 (2017)
  • Author(s): 黒川輝風, 松澤悠, 岡本陽平, 守田智洋, 溝川貴司, E. F. Schwier, 島田賢也, Naurang Saini, 梶谷丈, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会第2017年秋季大会
• [Presentation] CuS2とCuSe2のドハース・ファンアルフェン効果による電子状態の研究 (2017)
  • Author(s): 仲間隆男, 垣花将司, 岸本美晴, 山田瑛, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二, 播磨尚朝, 竹内徹也, 辺土正人, 大貫惇睦
  • Organizer: 日本物理学会第2017年秋季大会
• [Presentation] D03擬ホイスラー構造を持つV(3+x)Al(1-x)の熱電特性 (2017)
  • Author(s): 東中隆二, I. Knapp, B. Hinterleitner, P. Heinrich, H. Michor, E. Bauer, 松田達磨, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会第2017年秋季大会
• [Presentation] 3次元ディラック電子系候補物質PtSn4のNMR測定 (2017)
  • Author(s): 岡部碧, 中井祐介, 東中隆二, 宮田耕充, 真庭豊
  • Organizer: 日本物理学会第2017年秋季大会
• [Presentation] SmTa2Al20単結晶試料のNQR/NMRによる低温のダイナミクス (2017)
  • Author(s): 中瀬迅, 三宅遼磨, 久保徹郎, 河瀬良亮, 小手川恒, 藤秀樹, 東中隆二, 山田瑛, 松田達磨, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会第2017年秋季大会
• [Presentation] SmT2Al20(T：遷移金属)の149Sm放射光メスバウアー分光 (2017)
  • Author(s): 筒井智嗣, 中村仁, 小林義男, 久保謙哉, 依田芳卓, 水牧仁一朗, 山田瑛, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会第2017年秋季大会
• [Presentation] 超伝導が発現するLaT2Al20の電子状態：Sm系強相関電子物性との比較 (2017)
  • Author(s): 山田瑛, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会第2017年秋季大会
• [Presentation] イジング反強磁性体SmPt2Si2における特異な磁気相図 (2017)
  • Author(s): 田山孝, 椀澤光伸, 小柳大士, 伏屋健吾, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会第2017年秋季大会
• [Presentation] 角度分解光電子分光によるWTe2のバンド構造 (2017)
  • Author(s): 松本凌弥, 岡本陽平, 杉本拓也, 溝川貴司, 堀場弘司, 小野寛太, 組頭広志, Naurang Saini, Rajveer Jha, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会第2017年秋季大会
• [Presentation] Anisotropic magnetotransport properties of Weyl semimetal WTe2 (2017)
  • Author(s): Rajveer Jha, Ryuji Higashinaka, Tatsuma D.Matsuda, Raquel A.Ribeiro, Yuji Aoki
  • Organizer: 日本物理学会第2017年秋季大会
• [Presentation] Non-Fermi-liquid 4f-electron behaviors in Ln(O(1-x)Fx)BiS2 layered superconductors (2017)
  • Author(s): Yuji Aoki, Masaaki Mita, Naoki Yamamoto, Shota Onishi, Joe Kajitani, Ryuji Higashinaka, and Tatsuma D Matsuda
  • Organizer: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Anomalous magnetotransport properties of high-quality single crystals of Weyl semimetal WTe2 (2017)
  • Author(s): Rajveer Jha, Ryuji Higashinaka, Tatsuma D. Matsuda, Raquel A. Ribeiro and Yuji Aoki
  • Organizer: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Single Crystal Growth of Heavy Electron System YbOs4Sb12 (2017)
  • Author(s): Tatsuma D Matsuda, Miharu Kishimoto, Sumire Ichinose, Akira Yamada, Ryuji Higashinaka, Hideyuki Sato, and Yuji Aoki
  • Organizer: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Single crystal growth and physical properties of BiS2-layered compounds: Eu3Bi2S4F4 (2017)
  • Author(s): Ryuji Higashinaka, Hideaki Endo, Jo Kajitani, Tatsuma D Matsuda, and Yuji Aoki
  • Organizer: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Unconventional magnetic and transport properties of van der Waals layered materials: BiS2-based superconductors and Weyl semimetals (2017)
  • Author(s): Yuji Aoki, Masaaki Mita, Naoki Yamamoto, Shota Onishi, Joe Kajitani, Rajveer Jha, Ryuji Higashinaka, Tatsuma D Matsuda
  • Organizer: European Materials Research Society (E-MRS) 2017 Fall Meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] de Haas-van Alphen effect of the itinerant weak ferromagnetic filled skutterudite LaFe4As12 (2017)
  • Author(s): N. Nakamura, T. Namiki, T. D. Matsuda, R. Higashinaka, Y. Aoki, R. Settai, Y. Onuki, H. Sato, and H. Harima
  • Organizer: J-Physics International Workshop on Multipole Physics and Related Phenomena
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Field-insensitive Kondo behavior in SmT2Al20 and Superconducting properties in cage-structure compound LaT2X20 (2017)
  • Author(s): A. Yamada, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, and Y. Aoki
  • Organizer: J-Physics International Workshop on Multipole Physics and Related Phenomena
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Observation of superlattice reflections in BiS2 layered superconductor LaO0.5F0.5BiS2 (2017)
  • Author(s): J. Kaiitani, R. Sagayama, H. Sagayama, R. Kumai, Y. Murakami, K. Matsuura, M. Mita, T. Asano, R. Higashinaka, T. D. Matsuda, Y. Aoki
  • Organizer: J-Physics International Workshop on Multipole Physics and Related Phenomena
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Magnetic properties of a new compounds with kagome lattice RPd3Ga8 (2017)
  • Author(s): T. D. Matsuda, K. Hara, A. Yamada, R. Higashinaka, and Y. Aoki
  • Organizer: J-Physics International Workshop on Multipole Physics and Related Phenomena
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Magnetic and structural properties of BiS2-based layered superconductors LnO(1-x)FxBiS2 (2017)
  • Author(s): R. Higashinaka, J. Kajitani, M. Mita, N. Yamamoto, H. Endo, T. D. Matsuda, and Y. Aoki
  • Organizer: J-Physics International Workshop on Multipole Physics and Related Phenomena
  • Int'l Joint Research