2018 Fiscal Year Annual Research Report
Experimental study of the new quantum phases and quantum criticalities for hybridized multipole
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17H06602
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
酒井 明人 東京大学, 物性研究所, 助教 (10806087)
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2017-08-25 – 2019-03-31
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| Keywords | 多極子 / トポロジー / 異常ネルンスト効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子相関が強い系において、電子の持つスピンの自由度は非従来型の超伝導を始めとした様々な量子物性の起源となる。一方最近の研究により、電子の持つ多極子自由度（電気四極子（軌道）、磁気八極子etc.）もまた特異な現象の起源となりうることが理解され始めてきた。これらの多極子自由度による新規物性開拓が本研究の目的であった。
PrTr2Al20 (Tr = Ti, V)は多極子自由度のみを持つ結晶場状態基底状態を持ち、多極子秩序、重い電子超伝導、非フェルミ液体といった現象を示し大変注目を集めている。本研究ではPrV2Al20の極低温度の磁歪・熱膨張を測定することで秩序パラメータの決定を行った。その結果、転移温度以下でヒステリシスを伴う線形の磁歪を観測し、磁気八極子秩序であることがわかった[arXiv:1901.00012.]。
一方原子サイトの多極子を固体中に拡張した「拡張多極子」が異常ホール効果の起源を説明できるとして近年注目されており、その代表例がMn3Snである。マクロな磁化は強磁性体の1/1000以下であるにもかかわらず、強磁性体に匹敵する異常ホール効果、異常ネルンスト効果を示し、フェルミ面近傍の線形バンド分散「ワイル点」がその増大に寄与している。さらに大きな応答を示すものが見つかれば、不揮発性メモリや熱電変換などの応用にも大変有用である。本研究では強磁性Co2MnGaが室温でこれまで知られている最高値の10倍以上大きな異常ネルンスト効果を示すことを発見した[Nature Physics 2019]。第一原理計算、ミクロなモデル計算との比較からワイル点の量子リフシッツ転移により巨大な異常ネルンスト効果が生じていることを明らかにした。
これらの成果は上記の論文だけでなく国内外の会議でも発表した[招待講演４件]。また本研究に関連して日本物理学会の若手奨励賞も受賞した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Giant anomalous Nernst effect and quantum-critical scaling in a ferromagnetic semimetal2018
Author(s)
A. Sakai, Y. P. Mizuta, A. A. Nugroho, R. Sihombing, T. Koretsune, M.-T. Suzuki, N. Takemori, R. Ishii, D. Nishio-Hamane, R. Arita, P. Goswami and S. Nakatsuji
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Journal Title
Nature Phys.
Volume: 14
Pages: 1119
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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