2019 Fiscal Year Annual Research Report
軌道自由度が活性な強相関系における新奇量子凝縮状態の研究
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17H02920
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
井澤 公一 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (90302637)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
細井 優 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (00824111)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 強相関電子系 / 多極子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，多極子(軌道)自由度が活性なPr化合物に見られる多極子と強い電子相関がもたらす特異な量子凝縮状態の本質を明らかにすることを目的としてる．
平成31年度は，新たに発見されたPrPt2Cd20の極低温磁場中の輸送係数測定の結果をもとに磁場温度相図の構築を完了した．その結果，電気抵抗率はPrT2Zn20のそれと類似した振る舞いをみせる一方で，相図はPrT2Zn20とかなり異なっている部分があることが明らかとなった．これは，混成強度の違いに由来しているものと考えられる．さらにこの点を明らかにするため，関連物質であるPrRh2Cd20に対しても同様の輸送係数測定を行った．その結果，PrPt2Cd20と類似した特徴がみられるものの，電気抵抗に異なる振る舞いがみられることが明らかになってきた．
これらの物質は当初計画には無かった物質ではあるが，本計画で取りあげているPrT2Zn20と同じ結晶構造をもち，同様に多極子自由度が活性な系であることから，本研究に関連した重要な系である．その一方で，PrT2Zn20と比べて格子定数が大きいことから，4f電子と伝導電子との混成がPrT2Zn20よりも弱いことが期待される系でもある．さらに，PrPt2Cd20とPrRh2Cd20とでは，四極子間の相互作用がそれぞれ強的と反強的という具合に異なることが示唆されている．したがってこれらの物質を調べることにより，これまで議論が難しかった混成強度の違いはもちろんのこと四極子間の相互作用の違いが電子状態にどう反映されるかなどの議論が可能となると考えられる．実際，上述の結果の特長はこれらの点を反映したものと考えられる．したがって，引き続き議論を進めることにより，本研究の目的である多極子と強い電子相関がもたらす特異な量子凝縮状態の本質を明らかにするということに関する極めて重要な情報が得られると期待される．
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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
平成31年度は，大別して，高圧下における輸送係数の測定，及び他のPr化合物の熱電係数の精密測定の2つの実験を計画していたが，「研究実績の概要」で述べ たように本研究を進める上で重要な鍵を握っていると期待されるPrPt2Cd20に加えPrRh2Cd20の純良単結晶も入手することができたため，PrPt2Cd20で得られた知見をさらに深めることを目的として，計画していた2つの実験のうち後者を重点的に進めた．そのため，計画とは一部異なる展開となっている．しかしながら，上記の判断により，本研究において最も重要な課題の1つであるf電子と伝導電子の混成強度や多極子間相互作用の違いが多極子由来の電子状態にもたらす影響の理解につながる重要な実験結果が得られていることを考えると，本研究は概ね順調に進展していると判断できる.
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度は，引き続きPrRh2Cd20の実験を極低温強磁場で行い，その温度-磁場相図を明らかにしていく． さらに最近見出された関連物質PrRu2In2Zn18に対しても同様の実験を行う．PrRu2In2Zn18は，他のいずれの1-2-20系とも異なる混成強度を持つ物質であることが明らかになっており，その電子状態を調べることで，混成強度を変えた時の電子状態の変化をより細かく追うことが可能となる．これにより混成強度が四極子自由度由来の電子状態へ与える影響をより詳細に調べることが出来ると考えられる．そして，それらの結果とPrT2Zn20の相図との比較から，多極子がもたらす電子状態の統一的理解につながる知見の獲得を目指す． 一 方，これと並行して，当初計画に沿い，引き続きPrRh2Zn20の圧力下極低温での輸送係数の実験を進める．そして，非フェルミ液体を特徴付けるエネルギースケールの圧力変化など，四極子近藤効果をはじめとする多極子由来の電子状態に対する圧力効果を明らかにする．あわせて，圧力により四極子秩序が抑制され消失する点近傍での臨界的挙動の有無や，さらに低温での電子状態を詳しく調べ，これまで明らかにしてきた磁場中測定の結果との違いから，時間反転対称性の破れの有無による電子状態の違いを議論する．
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[Presentation] PrTr2Cd20(Tr=Pt, Rh)の電気輸送特性と温度磁場相図2020
Author(s)
足立涼, 佐賀範彰, 細井優, 下澤雅明, 井澤公一, 町田洋, 広瀬雄介, 土塔寛, 河野琢馬, 摂待力生
Organizer
日本物理学会第75回年次大会
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