2018 Fiscal Year Research-status Report
Ultrasonic Investigation of Uranium Compounds without Local Inversion Symmetry
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17K05525
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
柳澤 達也 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (10456353)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超音波 / 奇パリティ多極子 / 電気磁気効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ドレスデン強磁場研究所において、UNi4Bの極低温・強磁場における弾性定数C66の測定を継続して行った。昨年度まではH || [01-10]方向のみであった磁場-温度相図を、c面内で90度回転させたH || [2-1-10]方向についても完成させた。その結果、c面内磁場方向によって弾性応答が全く異なることを発見した。当初六方晶を仮定していた結晶場モデルを精密化し、零磁場でT*~330 mK付近においてソフト化が抑制される振る舞いが、試料内の微小な直方晶歪みの存在を仮定することで説明がつくことが判った。この結果は最近行われた放射光実験、中性子回折実験から報告されている、本系の結晶構造が直方晶Cmcmもしくはそれよりも低対称であるという事実とも矛盾しない。カンタムデザイン社PPMSと超音波装置を組み合わせ、磁場中においても電流下超音波測定を行ったが、有意な電流による弾性応答の変化は観られなかった。
非従来型超伝導を示す籠状化合物UBe13の弾性定数C11の測定をT ≧ 20 mK、H ≦ 16 Tの磁場・温度領域で行い、極低温に磁場に鈍感なソフト化が存在し、そのソフト化が対数的温度変化を示すことが解った。この結果は、本物質が示す非フェルミ液体的振る舞いが弾性定数にも顔を出しており、その起源として磁場に鈍感な四極子近藤効果が考えられる。また、本系のUサイトは反転対称性を持たないため、奇パリティ多極子の関与も示唆する。
一方、本研究と並行して遂行していた「国際共同研究加速基金」による研究で海外研究施設に滞在中に、籠状化合物合成の過程でU-Pd-Biから成る未知の三元系立方晶化合物が偶然得られた。本年度はその磁化・電気抵抗測定をカリフォルニア大で行ったところ、150 K付近で反強磁性的転移を示すことが解り、新たな研究シーズとして期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初、平成31年度に実施予定であったドレスデン強磁場研究所におけるUNi4B, UBe13の極低温・強磁場における超音波測定を前倒しで遂行し、超音波の基礎データは着実に蓄積されている、特にc面内方向２方向の詳細な磁場―温度相図が得られたことは、今後の研究につながる重要な成果である。一方、UNi4Bの電流下測定は当初の計画どおりに遂行し、PPMSを用いて試料温度の測定精度を高めて再現性を確認したものの、電流印加の有無による弾性応答の変化は精度内で確認されていない。その為、反転対称性無き結晶構造に起因する交差相関現象は議論できていない。また、北海道大学でLuBe13単結晶を育成する予定であったが、Beを切削する専用のダイヤモンドソーが故障し、日本でのBe化合物の試料育成が一時停滞した。一方、チェコカレル大学でのThBe13、LuBe13の育成はすでに完了し、ThBe13では超伝導が発見されたが、超音波測定に耐えるサイズの単結晶は未だ得られていない。令和元年度にチェコに滞在する予定の大学院生と協力して試料育成を継続する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
反転対称性無き結晶構造を持つU化合物の交差相関現象について、引き続き超音波をプローブとした傍証の探索を行う。これまでのところ、超音波測定の測定精度内において、電流印加の有無によるUNi4Bの弾性定数・超音波吸収係数の変化は確認されていないため、今後は異なる外場として一軸圧力を印加した状態でのURu2Si2、UNi4Bの超音波測定に挑戦し、弾性定数の一軸応力依存性を検証する。
また、反転対称性を持たない他のU化合物の測定を行う、北海道大学ではPPMSを用いたU3Pd20Si6の電流下超音波測定を行う。東北大学金属材料研究所の清水氏との共同研究を始め、URhSnの試料提供を受ける予定である。本物質はUCoAlやURhAlと同じ六方晶ZrNiAl型の結晶構造を持ち、未だ起源が明らかになっていない54Kの相転移について、高次多極子の関与が指摘されている。まずはその物質について超音波による基礎データを測定する。
また並行してU-Pd-Biから成る未知の三元系立方晶化合物の基礎物性評価を進め、SAW素子の開発も引き続き継続する。
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| Causes of Carryover |
これまで想定していた交差相関現象が観測されなかったため、予め計上していた冷媒代を本年度使わなかったことが主な理由である。また、本学の会計上２月および３月の液体ヘリウムの使用は科研費から支出できないため、液体ヘリウムを用いた実験を次年度４月以降に延期し、反転対称性を持たない他のU化合物についても同様の探索を行っていく予定であり、次年度使用額として低温物性測定に活用する。
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Research Products
(14 results)
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[Journal Article] Search for multipolar instability in URu2Si2 studied by ultrasonic measurements under pulsed magnetic field2018
Author(s)
T. Yanagisawa, S. Mombetsu, H. Hidaka, H. Amitsuka, P. T. Cong, S. Yasin, S. Zherlitsyn, J. Wosnitza, K. Huang, N. Kanchanavatee, M. Janoschek, M. B. Maple, and D. Aoki
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 97
Pages: 155137-1-10
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Magnetoelastic phenomena in antiferromagnetic uranium intermetallics: The UAu2Si2 case2018
Author(s)
M. Valiska, H. Saito, T. Yanagisawa, C. Tabata, H. Amitsuka, K. Uhlirova J. Prokleska, P. Proschek, J. Valenta, M. Misek, D. I. Gorbunov, J. Wosnitza, and V. Sechovsky
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 98
Pages: 174439-1-10
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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