ファンホーブ特異性を有するハニカム格子化合物におけるカイラルd波超伝導状態の探索

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K05451
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 工藤 一貴 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (40361175)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: カイラル超伝導 / ハニカム構造

Outline of Annual Research Achievements

カイラル超伝導状態では、超伝導電子対が自発磁化を持ち時間反転対称性を破る。そのような電子対を発見することには高い学術的意義がある。
本研究では、カイラルd波の超伝導状態を示す典型物質の探索を進めている。平成29年度は、(1) カイラルd波超伝導体の新たな候補物質の探索と、(2) カイラルd波の超伝導状態を実証するためのミュオンスピン回転/緩和実験を行った。
(1) カイラルd波超伝導体の新たな候補物質を発見した。超伝導転移温度は1.6 Kである。粉末X線回折、単結晶X線回折、化学組成分析の結果から、その化合物が2種類の元素によって成る秩序化したハニカム構造を持つことを明らかにした。ハニカム構造では、dx2-y2波とdxy波の超伝導状態が混成しカイラルd波の超伝導が発現する、という理論的な予測がある。さらに、その化合物は空間反転対称性を破る結晶構造を持つため、パリティ混成した超伝導を発現する可能性も有している。今後、それらの超伝導状態を実証するための実験を進める予定である。
(2) ゼロ磁場中および磁場中のミュオンスピン回転/緩和実験を、J-PARC (東海村)で２回、RIKEN-RAL (英国)で１回行った。４種類の候補物質を用いてミュオンスピン回転/緩和実験を行い、そのうち１種の化合物において、ミュオンスピン緩和率が超伝導転移温度以下で増大する兆候を捉えた。これは、超伝導状態における自発磁化の発生を示唆する結果である。今後、試料依存性を調べ、さらに、新たに発見した超伝導体を含む周辺物質での測定を進め、実験結果を詳細に検証する予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成２９年度の研究計画通り、ハニカム構造を持つ超伝導体の探索と発見、試料の評価、ゼロ磁場中および磁場中ミュオンスピン／緩和実験を行うことができた。ほぼ当初の予定通り進んでいるため、そのように判断した。

Strategy for Future Research Activity

引き続き、(1) ハニカム構造を持つ超伝導体の探索と試料合成を進め、(2) ミュオンスピン回転/緩和実験を行う。

(1) 探索と合成を進めるとともに、新たに発見した超伝導体の物性を調べる。

(2) 超伝導状態でミュオンスピン緩和率増大の兆候を示した化合物について、試料依存性を調べる。さらに、新たに発見した超伝導体を含む周辺物質のミュオンスピン回転/緩和実験を行い、それらの結果と合わせて実験結果を詳細に検証する。

Causes of Carryover

（理由）外部の研究機関から旅費の支給を受けたため。

（使用計画）試料合成で使用する消耗品と、実験および成果発表のための旅費に充当する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Roma “La Sapienza”(Italy)
  • Country Name: Italy
  • Counterpart Institution: University of Roma “La Sapienza”
• [Int'l Joint Research] Universitat Zurich(Switzerland)
  • Country Name: Switzerland
  • Counterpart Institution: Universitat Zurich
• [Journal Article] Direct Observation of the Quantum Phase Transition of SrCu2(BO3)2 by High-Pressure and Terahertz Electron Spin Resonance (2018)
  • Author(s): T. Sakurai, Y. Hirao, K. Hijii, S. Okubo, H. Ohta, Y. Uwatoko, K. Kudo, and Y. Koike
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 87 Pages: 033701(1～4)
  • DOI: 10.7566/JPSJ.87.033701
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Arsenic chemistry of iron-based superconductors and strategy for novel superconducting materials (2017)
  • Author(s): M. Nohara, K. Kudo
  • Journal Title: Advances in Physics: X Volume: 2 Pages: 450～461
  • DOI: 10.1080/23746149.2017.1317024
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Strong-Coupling Superconductivity in BaPd2As2 Induced by Soft Phonons in the ThCr2Si2-Type Polymorph (2017)
  • Author(s): K. Kudo, Y. Yamada, T. Takeuchi, T. Kimura, S. Ioka, G. Matsuo, Y. Kitahama, M. Nohara
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 86 Pages: 063704(1～4)
  • DOI: 10.7566/JPSJ.86.063704
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Orbital-Dependent Band Renormalization in BaNi2(As1-xPx)2 (x = 0.00 and 0.092) (2017)
  • Author(s): T. Noda, K. Kudo, M. Takasuga, M. Nohara, T. Sugimoto, D. Ootsuki, M. Kobayashi, K. Horiba, K. Ono, H. Kumigashira, A. Fujimori, N. L. Saini, T. Mizokawa
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 86 Pages: 064708(1～8)
  • DOI: 10.7566/JPSJ.86.064708
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Pressure-Induced Superconductivity from Doping-Induced Antiferromagnetic Phase of 112-type Ca1-xLaxFeAs2 (2017)
  • Author(s): S. Kitagawa, T. Sekiya, Y. Fujiyoshi, S. Araki, T. C. Kobayashi, N. Nishimoto, T. Mizukami, S. Ioka, K. Fujimura, K. Kudo, M. Nohara
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 86 Pages: 113705(1～4)
  • DOI: 10.7566/JPSJ.86.113705
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Novel One-Dimensional Electronic State at IrTe2 Surface (2017)
  • Author(s): D. Ootsuki, H. Ishii, K. Kudo, M. Nohara, M. Takahashi, M. Horio, A. Fujimori, T. Yoshida, M. Arita, H. Anzai, H. Namatame, M. Taniguchi, N. L. Saini, T. Mizokawa
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 86 Pages: 123704(1～5)
  • DOI: 10.7566/JPSJ.86.123704
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Charge-Stripe Order and Superconductivity in Ir1-xPtxTe2 (2017)
  • Author(s): O. Ivashko, L. Yang, D. Destraz, E. Martino, Y. Chen, C. Y. Guo, H. Q. Yuan, A. Pisoni, P. Matus, S. Pyon, K. Kudo, M. Nohara, L. Forro, H. M. Ronnow, M. Hucker, M. v. Zimmermann, J. Chang
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 17157(1～7)
  • DOI: 10.1038/s41598-017-16945-7
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Distinct local structure of superconducting Ca10M4As8(Fe2As2)5(M=Pt,Ir) (2017)
  • Author(s): E. Paris, T. Wakita, O. Proux, T. Yokoya, K. Kudo, D. Mitsuoka, T. Kimura, K. Fujimura, N. Nishimoto, S. Ioka, M. Nohara, T. Mizokawa, N. L. Saini
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 96 Pages: 224507(1～6)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.96.224507
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Exploration of novel superconductors in transition-metal pnictides and chalcogenides (2018)
  • Author(s): K. Kudo
  • Organizer: Emergent Condensed-Matter Physics 2018 (ECMP2018)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Low Temperature Synthesis and Specific Heat of Chevrel Phase Compounds Mo6Ch8 (Ch = S, Se, Te) (2018)
  • Author(s): K. Kudo, Y. Matsuno, S. Ayukawa, M. Nohara
  • Organizer: J-Physics：多極子伝導系の物理 平成29年度領域全体会議
• [Presentation] ハニカム格子化合物におけるカイラルd波超伝導状態の探索－μSR測定による電子対の自発磁化の検出－ (2017)
  • Author(s): 工藤一貴
  • Organizer: 異分野基礎科学研究所量子宇宙研究コアセミナー（アドホック）
  • Invited
• [Presentation] 遷移金属ニクタイド、カルコゲナイド超伝導体の物質開発 (2017)
  • Author(s): 工藤一貴
  • Organizer: 第１１回物質・物性セミナー
  • Invited
• [Presentation] Superconductivity in the 112-type iron-based arsenides (2017)
  • Author(s): K. Kudo
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES 2017)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] X-ray fluorescence holography of Pr-doped CaFe2As2 (2017)
  • Author(s): K. Kudo, S. Ioka, N. Happo, H. Ota, Y. Ebisu, K. Kimura, T. Hada, T. Kimura, H. Tajiri, S. Hosokawa, K. Hayashi, M. Nohara
  • Organizer: 28th International Conference on Low Temperature Physics (LT28)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Atomic imaging around Pr and Ca atoms in Ca1-xPrxFe2As2 by x-ray fluorescence holography (2017)
  • Author(s): K. Kudo, S. Ioka, N. Happo, H. Ota, Y. Ebisu, K. Kimura, T. Hada, T. Kimura, H. Tajiri, S. Hosokawa, K. Hayashi, M. Nohara
  • Organizer: Meeting on Physics and Chemistry of Emerging Superconductors and Thermoelectric Materials
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Atomic imaging around Pr atoms in Ca1-xPrxFe2As2 by x-ray fluorescence holography (2017)
  • Author(s): K. Kudo, S. Ioka, N. Happo, H. Ota, Y. Ebisu, K. Kimura, T. Hada, T. Kimura, H. Tajiri, S. Hosokawa, K. Hayashi, M. Nohara
  • Organizer: J-Physics 2017: International Workshop on Multipole Physics and Related Phenomena
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 鉄系超伝導体Ca1-xPrxFe2As2の蛍光X線ホログラフィー (2017)
  • Author(s): 工藤一貴，井岡賢志，八方直久，太田弘道，戎佳宏，木村耕治，波田拓馬，木村拓海，田尻寛男，細川伸也，林好一，野原実
  • Organizer: 第１１回物性科学領域横断研究会（領域合同研究会）
• [Presentation] 中性子と放射光を利用した超伝導体の物質開発 (2017)
  • Author(s): 工藤一貴
  • Organizer: 東北大学金属材料研究所ワークショップ「中性子科学研究におけるJ-PARCとJRR-3の相補利用」
  • Invited
• [Presentation] X-ray fluorescence holography of Ca1-xPrxFe2As2 (2017)
  • Author(s): K. Kudo, S. Ioka, N. Happo, H. Ota, Y. Ebisu, K. Kimura, T. Hada, T. Kimura, H. Tajiri, S. Hosokawa, K. Hayashi, M. Nohara
  • Organizer: 30th International Symposium on Superconductivity (ISS2017)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 鉄系超伝導体PrドープCaFe2As2の蛍光X線ホログラフィー (2017)
  • Author(s): 工藤一貴，井岡賢志，八方直久，太田弘道，戎佳宏，木村耕治，波田拓馬，木村拓海，田尻寛男，細川伸也，林好一，野原実
  • Organizer: 科研費新学術領域研究「３Ｄ活性サイト科学」公募研究発表会