2016 Fiscal Year Research-status Report
新奇反強磁性を示す近藤半導体の解明にむけた高温高圧合成法からのアプローチ
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15K17687
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
川村 幸裕 室蘭工業大学, 工学研究科, 助教 (70612430)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 高温高圧合成 / 放射光X線 / 構造解析 / 反強磁性 / 近藤半導体 / 高圧低温 / 結晶構造 / 測定環境整備 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終目標はCeT2Al10 (T=Fe，Ru，Os)に現れる特異な反強磁性と近藤半導体的なふるまいの起源を解明することである．そのアプローチとして関連物質の新物質・物性探索研究，およびその為の研究基盤を築くことが本研究の目的である．具体的な目的は以下の三点である．(a)高温高圧合成法で純良試料を合成し，CeT2Al10系における合成条件を確立 (b)冷凍機を用いた常圧電気抵抗・ホール効果・磁化率の測定環境を確立 (c)低温・高圧下実験を日常的に行える体制の確立．今年度は三年間の研究期間中で二年目にあたる。試料合成に関しては純良試料を育成するには至らず，当初の予定ほど進んでいないが，研究基盤の構築や成果報告に関しては当初の予定より多く進んでいる．そのことから全体的には研究は概ね予定通り進んでいる．具体的な進捗状況は以下の通り．
(1)上記(a)に関してCeRu2Al10は4 GPaの圧力, 1050℃程度の温度が適した試料合成条件であることがわかった。しかし，現時点では不純物が10%以下の試料の合成には至っておらず，圧力・温度・保持時間の最適合成条件を細かく求める必要がある．
(2)上記(b), (c)に関して常圧電気抵抗，ホール効果測定ともにおこなえる環境が整った．実際の測定経験は10回以上あり，現状で測定したい試料はすべて測定し終わっている．日常的に測定ができる体制が確立できたといえる．
(3) さらにCeRu2Al10の構造解析に関連して、前年度の報告書に記載した格子の縮みと物性との関連性を論文で報告できたことに加え，単結晶構造解析によりCeRu2Al10とCeOs2Al10は温度を下げると同じ割合で体積が減少することが明らかになった．この結果は論文にまとめてすでに出版が決定している．
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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
本研究の目的のために高圧合成法による試料合成と，基礎物性および圧力下の物性測定が必要である．試料合成に関しては計画よりやや遅れているが，測定環境整備や研究結果の発信に関しては当初の計画より進んでおり，概ね計画通りに進んでいる．
【試料合成】CeRu2Al10は4 GPaの圧力, 1050 ℃程度の温度が適した試料合成条件であることがわかったが，純良な試料の合成には成功しておらず，温度・圧力ともに細かく変化させ，試料の出来を調べ，最適合成条件を模索する必要がある．
【測定環境整備】基礎物性の測定環境の整備は当初の予定より順調に進んでいる．申請時は既存の古い冷凍機を整備し直す予定であったが，本研究費とは別の予算で新しい冷凍機を購入することができた．初年度はこの冷凍機の設計相談・注文を行い，電磁石などの古い装置の修復整備をおこなった．二年目にあたる今年度はHeの配管や配線の整備，温度計の校正や測定プログラムの作成などを含む測定システムの立ち上げを行い，現在電気抵抗・ホール効果測定は日常的に使用している．またダイヤモンドアンビルセルを導入して1.3 Kまでの低温に下げることができた．
【研究結果の発信】
前年度は圧力下の構造の研究に関しては研究が一段落つき，Journal of Physical Society of Japanの論文として一報報告ができ，2016年4月号に掲載された。今年度は低温下の単結晶構造解析によりCeRu2Al10とCeOs2Al10が冷却とともにほぼ同じ比率で縮むことを明らかにし，この二つの温度依存性を議論することの意義を見出した．この結果はActa Physica Polonica Aから出版予定である．（2017年3月13日accepted）また2016年度は10件の国際会議で報告しており，内1件は基調講演，1件は招待講演である．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目的のためには高圧合成による試料の合成とその試料の測定が必要である．引き続き純良試料合成と測定環境の整備をおこなう．
【試料合成】圧力・温度条件を変えていくつか合成を試みることで，より純良な試料の育成をおこなう．一定以上の純度の試料ができたら順次測定し，基礎物性を明らかにし，常圧合成物質の基礎物性と比較する．また一つの化合物で最適な合成条件が見つかり次第，同じ条件で一部の元素を置換したものを合成する．すなわちCeRu2Al10に対してCe(Ru1-xRhx)2Al10，CeRu2(Al1-xGax)10を合成する．一般に母物質と置換系の物質は同じ合成条件である場合が多く，母物質と同様の条件で他の試料も順次純良な試料が合成できると予想される．
【測定環境の整備】まだ立ち上げきれていない磁化率の立ち上げをおこなう．また圧力下の測定は測定可能な状態になったが，測定試料がないことから測定実績がない．純良な試料ができたら実際に測定を開始する．
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Research Products
(24 results)
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[Presentation] アルカリ土類系充填スクッテルダイトの圧力下輸送特性2016
Author(s)
川村幸裕, 出南真吾, 林純一, HEINRICH Patrick, SALAMAKHA Leonid, SIDORENKO Andrey, MICHOR Herwig, BAUER Ernst, 関根 ちひろ
Organizer
日本高圧力学会第57回高圧討論会
Place of Presentation
茨城県つくば市筑波大学
Year and Date
2016-10-26
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[Presentation] X-ray diffraction study of CeT2Al10 (T= Ru, Os) at low temperature and under pressure2016
Author(s)
Y. Kawamura, J. Hayashi, K. Takeda, C. Sekine, T. Tanida, M. Sera, S. Nakano, T. Tomita, H. Takahashi, T. Nishioka
Organizer
16th Czech and Slovak Conference on Magnetism
Place of Presentation
Technical University of Kosice, Kosice, Slovak
Year and Date
2016-06-13
Int'l Joint Research
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