2016 Fiscal Year Annual Research Report
Search for novel itinerant-electron transition metal compounds with low dimensionality and frustration effects and their syntheses and anomalous physical properties
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16H04131
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
吉村 一良 京都大学, 理学研究科, 教授 (70191640)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植田 浩明 京都大学, 理学研究科, 准教授 (10373276)
道岡 千城 京都大学, 理学研究科, 助教 (70378595)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 遍歴電子物性 / 磁性 / 超伝導 / フラストレーション効果 / 電子・電気材料 / 核磁気共鳴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フラストレート効果と層状・鎖状構造など低次元性との組み合わせによって、異常な遍歴電子物性を示す可能性を有する新規の低次元遍歴電子遷移金属物質群を探索・合成し、その新規電子物性についてのマクロ及びミクロの両面から明らかにするため，本年度は低次元遍歴電子磁性体についての無機固体物性化学的な基盤研究を行った。A(Co-Fe)2Se2 (A=K, Tl, Rb, Cs)系を中心とした二次元遍歴電子系では、系統的な合成を試み、そのエキゾチック超伝導では超伝導転移温度TcとT0との直線関係について拡張・議論し、また、二次元遍歴電子強磁性については、スピンゆらぎの観点から解析を行い、有効磁気モーメントpeff、自発磁気モーメントps、キュリー温度TC、スピンゆらぎのエネルギー幅T0の間に、peff/ps=1.4x(Tc/T0)^-2/3という3次元遍歴系に成り立つユニバーサルな関係から、その係数が1.4→1.0の方向に変化し、二次元的な遍歴電子の振る舞いが成り立つことを明らかにすることができた。この関係は、LaCo2P2やLaCo2As2でも成立していることを確認し、遍歴電子の統一理論のへと向かっていることをして示している。スピンゆらぎの観点から、本系の系統的な二次元遍歴電子の振る舞いを統一的な理解に近づいたが、予算を繰り越すことによって、ハイパワー核磁気共鳴装置の確立し、それを用いたスピン格子緩和率（1/T1）測定と解析法の確立が大きな役割を果たしたと言える。1/T1はスピンゆらぎのエネルギー幅を決める温度スケールT0と直結していて、それが他のスピンゆらぎパラメータと併せてスピンゆらぎの理論によって解析することで、二次元遍歴電子磁性の振る舞いを説明することを確立できた。ただし、これらのカルコゲナイド系、ニクタイド系での大きな磁気異方性について明らかにしていくことは、今後の課題として残った。
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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
フラックス法を用い、カルコゲナイド（S, Se）系、ニクタイド（P, As）系二次元遍歴電子系やエキゾチック超伝導系1-2-2化合物の単結晶合成について安定した合成ができる様にほぼ合成法を確立することができていること、新物質系の開発も現在進行中であって、今後に繋がる研究が行えていること、ハイパワーパルス核磁気共鳴装置の開発が上手く行っていて、さらに調整も順調に行われており、二次元遍歴電子系磁性化合物に対する核磁気共鳴スペクトルの測定や核スピン－格子緩和率（1/T1）の測定が再現性良く安定して行えるようになったことから、概ね順調に行えていると考えている。今後、これらの確立された方法論烏用いてさらに新物質化合物系（二次元磁性体系、エキゾチック超伝導体系などでの）の合成研究や、研究結果のスピンゆらぎ理論による解析にも有機的に繋がっていくと期待している。
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| Strategy for Future Research Activity |
層状Fe(Te-Se)系・AFe2Se2・BCo2Se2・BCo2(P-As)2 系に加え、さらに新たな低次元遍歴電子系化合物や、パイロクロア酸化物系・スピネル系のフラストレート系遍歴化合物に関して物質探索を行い系統的に遍歴電子系を進めることを目指していく。特に、今年度見出されたRCo9Si4系（R=希土類）について二次元遍歴電子的な振る舞いが明らかになりつつあり、カルコゲナイド系ニクタイド系に加えて、Si系、Ge系などへと今後拡張していくことが期待できると考えている。また更に最近展開してつつあるSn系では、構造相転移と超伝導の関係が明らかになりつつあって、強結合超伝導とスピンゆらぎや構造相転移の関係も重要であって、今後の研究に繋がっていくと考える。このように新たな系に研究対象を拡張しつつ、核磁気共鳴を用いたミクロかつ動的実験に加えて、μ中間子の磁気共鳴等への拡張も考え、総合的に研究を推進していきたい。また、理論的な側面からの研究も、実験結果が出そろいつつある段階では重要であり、今後更に解析的研究も重要になってくると考えている。
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[Journal Article] Experimental determination of the Fermi surface of Sr3Ir4Sn132016
Author(s)
Xiaoye Chen, Swee K. Goh, David A. Tompsett, Wing Chi Yu, Lina Klintberg, Sven Friedemann, Hong’En Tan, Jinhu Yang, Bin Chen, M. Imai, Kazuyoshi Yoshimura, Monika B. Gamza, F. Malte Grosche, and Michael L. Sutherland
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 93
Pages: 235121/1-5
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Second-order structural transition in the superconductor La3Co4Sn132016
Author(s)
Y. W. Cheung, J. Z. Zhang, J. Y. Zhu, W. C. Yu, Y. J. Hu, D. G. Wang, Yuka Otomo, Kazuaki Iwasa, Koji Kaneko, Masaki Imai, Hibiki Kanagawa, Kazuyoshi Yoshimura, and Swee K. Go
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Journal Title
Phys. Rev. B (Rapid Commun.)
Volume: 93
Pages: 241112/1-5
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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