2017 Fiscal Year Research-status Report
圧力下点接合分光測定による空間反転対称性の破れた超伝導体の研究
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16K05450
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
本山 岳 島根大学, 総合理工学研究科, 准教授 (20360050)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 明 兵庫県立大学, 物質理学研究科, 准教授 (10302639)
武藤 哲也 島根大学, 総合理工学研究科, 准教授 (50312244)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 空間反転対称性 / 点接合分光測定 / 物質探索 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
空間反転対称や時間反転対称など対称性が破れた系における超伝導の特異的な特徴を観測することが本研究の目的である。本研究を遂行するために空間反転対称性の破れた超伝導体CePt3Siにおける点接合分光実験、時間反転対称性の破れた超伝導体UGe2における点接合分光実験および磁化測定、空間反転対称性の破れた結晶構造を持つ新しい化合物の探索を行っている。
まず対照的な対称性の破れていない超伝導体から実験を開始した。立方対称性を持ちラインノードがあると示唆されているCeIn3において我々が新しく開発した圧力下点接合分光実験によって、過去の報告と同様にラインノードであることを示唆する結果を得た。この成果について新しい実験手法に対する信頼性のため、BCS超伝導体における圧力下点接合分光実験を行い圧力による超伝導ギャップの変化を観測し我々の実験手法の正当性を示す結果が得られているところである。UGe2における強磁性磁区を制御しての超伝導反磁性磁化率測定では、磁区の違いによる反磁性磁化の変化の観測に成功した。物質探索では、Ceがジグザグ鎖構造を形成する新しい化合物を発見した。この化合物は奇パリティ多極子秩序の候補物質として期待されており、現在、その現象として現れる電流誘起磁化現象の観測を試みている。さらに同じ結晶構造を持つウラン化合物の探索の過程で基本構造に同じ構造を持つがCe化合物からはさらに対称性が低下したウラン化合物の発見にも至っている。このウラン化合物の結晶構造はこれまでに報告のない新しい結晶構造である。ウランが構成する三角形が向きを変えc軸方向に積層した筒状の構造があることが特徴でウランの磁性によるカイラリティが期待できる。
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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
点接合分光測定において、新しい実験手法であることによる実験結果やその解析方法の信頼性を得るために、本来の目的を達成するための研究の進展に停滞があるが、その信頼性を確保するための実験においても我々が期待しているもの以上の成果が得られており、我々の新しい実験手法の正当性が確保できつつある。この意味でおおむね順調に進展していると考えている。
UGe2における磁化測定では、強磁性磁区の違いによる超伝導性の変化の観測に成功し、磁区境界における超伝導性の議論を行うための実験成果が順調に得られている。今後、強磁性状態が変わる圧力での測定成果にも期待ができる。
物質探索においても、順調に成果が得られている。超伝導物質の発見には至っていないが、構成元素を変えた同型の化合物の合成の成功にも期待がもて、これらの化合物の中から超伝導体が見つかる可能性に期待している。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度となるため、現状で進展度合いの高い実験に的を絞って進めていく。
点接合分光実験においては、純良な試料が既に得られているCePt3Siの多結晶試料、UGe2およびCeCoIn5の単結晶試料を用いた超伝導状態の観測を行う。BCS超伝導体において、BCS理論で予言されている通り、超伝導ギャップと超伝導転移温度は1.76という定数で関係付けられているが、これは圧力下で転移温度が変化した場合でも成り立つことを分光学実験において示した。強結合超伝導体であり、超伝導状態が圧力に敏感な重い電子系超伝導体において、圧力下で結合定数が保たれるのか転移温度の変化とともに結合定数が変化するのかについて実験を行う。これらの実験を進めていく中で、比較によって空間反転対称性を持たないCePt3Siや時間反転対称性を持たないUGe2の超伝導スペクトルの特異性について観察をすすめる。
時間反転対称性を持たない超伝導体については、UGe2における強磁性磁区の違いによる超伝導性の変化の観測を引き続き継続する。
新しく発見したCe3TiBi5およびU3TiBi9においては、奇パリテイ多極子秩序の探索に向けて、電流誘起磁化現象の観測を行う。現在、MPMSを利用した測定用プローブの開発やホール素子を利用した測定システムの開発が進んでいる。電流誘起磁化現象の考察には磁気構造も必要であるため、中性子散乱実験やNMR測定による磁気構造の特定も計画している。また圧力下電気抵抗測定により超伝導性の探索を行っている。上記の2つの化合物では現状の2GPaまででは超伝導は観測されていないが、さらに高圧や元素を置換した別の化合物においての超伝導性の探索を継続する。
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