Investigation of exotic quantum phenomena on strongly correlated electron materials without inversion symmetry in their crystal structures under ultra high pressure(Fostering Joint International Research)

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• 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 – 2019
• Keywords: ウラン化合物 / 希土類化合物 / 圧力下物性測定 / 強磁場下物性測定 / 超伝導 / 磁性体 / 量子振動 / 非対称スピン-軌道相互作用

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.またf電子系化合物の新物質探索、新奇量子現象の発見、電子物性の発現メカニズムの解明は純良単結晶育成に始まり、多彩な実験手段を用いることで初めて可能となる。そのためには国内の1グ ループだけで大きく進展させることは難しい。本研究では、f電子系の磁性や伝導現象に関するマクロ物性測定、及び量子振動測定などの微視的手段を用いた研究に関して伝統と組織力のあるチェコのカレル大学、チェコ科学アカデミー物理学研究所、フランス原子力庁、フランス国立強磁場研究所とで国際共同研究を行い、スピーディーかつ効率的に研究を推進している。今年度の研究実績は以下の通りである.
単結晶育成に成功した結晶構造に空間反転対称性をもたない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.この結果はPhysical Review誌で発表した。また強磁場を用いた希釈冷凍機温度でのトルク測定を行い、量子振動測定を観測、フェルミ面を知る手がかりを得た.また幾何学的フラストレーションをもつシャストリー・サザーランド格子をもつCe2MgSi2の磁気構造について中性子回折実験の結果に関する議論を行い、論文の執筆を行なった。
３カ国間での共同研究により、スピン三重項超伝導体とみられる常磁性ウラン化合物UTe2の純良単結晶育成、詳細な物性測定、圧力下物性測定を行なった。UTe2の超伝導の異方性やメタ磁性、磁場によるリエントラント超伝導、超伝導の圧力ー温度相図や圧力誘起磁気相など新しい性質が次々に明らかになっている。

Research Products

• [Int'l Joint Research] フランス国立強磁場研究所（LNCMI-CNRS)(フランス) (2019)
  • Year and Date: 2019-02-20 – 2019-03-01 | 2019-04-232019-04-27 | 2019-11-262019-12-01 | 2020-03-102020-03-12
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: フランス国立強磁場研究所（LNCMI-CNRS)
  • Co-investigator Overseas: I. Sheikin
  • Department: LNCMI
  • Job Title: 主任研究員
• [Int'l Joint Research] カレル大学(チェコ) (2018)
  • Year and Date: 2018-07-02 – 2018-07-08 | 2018-07-232018-08-03
  • Country Name: CZECH
  • Counterpart Institution: カレル大学
  • Co-investigator Overseas: V. Sechovsky
  • Department: 数学物理学部
  • Job Title: 教授
• [Int'l Joint Research] フランス原子力庁（CEA）(フランス) (2016)
  • Year and Date: 2016-11-20 – 2016-11-30 | 2019-02-212019-03-06 | 2019-12-012019-12-03 | 2020-03-102020-03-12
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: フランス原子力庁（CEA）
  • Co-investigator Overseas: J.P. Brison
  • Department: IRIG-Pheliqs
  • Job Title: 教授
• [Int'l Joint Research] カレル大学(チェコ) (2016)
  • Year and Date: 2016-07-20 – 2016-09-07 | 2016-11-152016-11-20 | 2016-12-202017-01-17 | 2017-06-152017-07-06 | 2017-07-132017-07-27 | 2017-11-282017-12-20 | 2017-12-252018-01-11 | 2019-04-212019-04-23 | 2019-08-212019-09-12 | 2020-02-202020-03-09
  • Country Name: CZECH
  • Counterpart Institution: カレル大学
  • Co-investigator Overseas: V. Sechovsky
  • Department: 数学物理学部
  • Job Title: 教授
• [Journal Article] Spin-Triplet Superconductivity in UTe2 and Ferromagnetic Superconductors (2020)
  • 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: JPS Conference Proceedings Volume: 30 Pages: 011065 1-6
  • DOI: 10.7566/JPSCP.30.011065
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [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] 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] 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 / 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
• [Presentation] UCu2P2 and high Curie temperatures at U-based ferromagnets (2019)
  • Author(s): Ladislav Havela, Jiri Prchal, Jaroslav Valenta, Martin Divis, Ilja Turek, Fuminori Honda, Dariusz Kaczorowski, Kazuma Kitabayashi, Dexin Li, Arvind Maurya, Dai Aoki
  • Organizer: The Joint European Magnetic Symposia (JEMS) 2019
  • Int'l Joint Research