2016 Fiscal Year Research-status Report
結晶の空間反転対称性に着目した強相関化合物の超高圧下における新奇量子現象の探索（国際共同研究強化）
| Project/Area Number |
15KK0149
|
|---|
| 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)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016 – 2018
|
| Keywords | 希土類化合物 / アクチノイド化合物 / 強相関電子系 / 純良単結晶育成 / 空間反転対称性 / 高圧下物性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本国際共同研究においては，カレル大学（チェコ共和国）およびフランス原子力庁，フランス国立強磁場研究所，ラウエランジュバン研究所（いずれもフランス）において，空間反転対称性をもたない結晶構造,磁性イオンのジグザグ構造，カゴ状構造など特徴的な結晶構造をもつ強相関電子系化合物に焦点を当てて，より広範で効率的なアクチノイドの新奇物質探索，超高圧発生技術の共同開発・運用による圧力下物性研究の加速，現在日本では行えないウラン化合物の中性子散乱実験による磁性・超伝導のメカニズム解明，を目的として研究を進めていく．初年度は主にチェコのカレル大学との共同研究により以下の2点について研究を推進した．
結晶構造に反転対称性を持たない化合物においては結晶内に電場勾配が生じ，反対称スピン－軌道相互作用によりフェルミ面が分裂するなどの興味深い物性が表れることがわかってきた．例えばCeIrSi3はBaNiSn3型正方晶（空間群 I4mm, No. 107）の結晶構造を持つTN = 5 Kの反強磁性体であるが，2 GPa程度の圧力をかけると反強磁性は抑制され，巨大な上部臨界磁場を持つ重い電子超伝導を発現する．BaNiSn3型正方晶をもつ物質は希土類系では数多く見つかっているが，ウラン化合物ではこれまでUIrSi3とUNiGa3の2種類しか報告がなく，どちらも単結晶による研究はない．我々は UIrSi3の単結晶育成に取り組み，帯溶融法により世界で初めて単結晶育成に成功した．育成された単結晶は残留抵抗比が40を超える純良な単結晶であることがわかった.現在，比熱，帯磁率，磁化，磁気抵抗などの基礎物性測定を進めているところである.
また幾何学的にフラストレートした結晶構造を持つ反強磁性体Ce2MgSi2の磁性を明らかにするために単結晶育成を行った.単結晶を用いた中性子回折実験により反強磁性の磁気構造を明らかにした．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
チェコのカレル大学においては，本研究の主要なテーマである結晶構造に反転対称姓のないウラン化合物UIrSi3の単結晶育成に世界ではじめて成功し，物性測定をスタートさせることができた.チェコグループとの共同研究の成果は，2017年度の国際会議等において現時点ですでに３件（内1件は【招待講演】）の発表が確定している．
またフランス原子力庁においては平成29年度の高圧下物性測定に向け，圧力セルの準備について打ち合わせを行った.また実際に使用する実験システムについて確認と試験測定を行い次年度以降の実験の進め方について十分な打ち合わせができた.
|
| Strategy for Future Research Activity |
チェコのカレル大学では純良単結晶育成，物性測定を引き続き進めていく.また育成したウラン化合物の磁気構造を詳細に調べるためにフランスのラウエ・ランジュバン研究所において中性子回折実験を行う予定である.また圧力下の磁化測定用セルの実用化に向けて緊密に情報を交換し連携を図る.
フランス原子力庁ではフェルミ面を調べるため育成した純良単結晶のドハース・ファンアルフェン効果測定を行う予定である.またフランス国立強磁場研究所においても磁気相図，フェルミ面に関する情報を得るため強磁場下での磁気抵抗測定，比熱測定などを行う予定にしており，現在日程等について打ち合わせをおこなっているところである.
|
-
[Journal Article] Switching of magnetic ground states across the UIr1－x Rhx Ge alloy system2017
Author(s)
Jiri Pospisil, Yoshinori Haga, Shinsaku Kambe, Yo Tokunaga, Naoyuki Tateiwa, Dai Aoki, Fuminori Honda, Ai Nakamura, Yoshiya Homma, Etsuji Yamamoto, Tomoo Yamamura
-
Journal Title
PHYSICAL REVIEW B
Volume: 95
Pages: 155138 1-15
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
[Presentation] UIrSi3の単結晶育成と物性2017
Author(s)
本多史憲, Valenta Jaroslav, Valiska Michal, Bara Vondrackova, Petr Opletal, Jiri Kastil, Prchal Jiri, 李徳新, 青木大, Sechovsky Vladimir
Organizer
日本物理学会 第72回年次大会(2017年)
Place of Presentation
大阪大学豊中キャンパス
Year and Date
2017-03-17 – 2017-03-20
-
