2018 Fiscal Year Research-status Report
20GPaの高圧下でPrおよびNdの金属間化合物に誘起される多極子量子臨界現象
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18K03518
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
梅尾 和則 広島大学, 自然科学研究支援開発センター, 准教授 (10223596)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電気四極子秩序 / 超伝導 / 静水圧力 / 一軸圧力 / 2チャンネル近藤効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，反強四極子転移温度TQ=0.11 K以下のTc=0.05 Kで超伝導を示すPr化合物PrIr2Zn20 の超伝導と四極子自由度の相関を20 GPaまでの静水圧および一軸圧下の電気抵抗と比熱測定から明らかにすること，および，最近予言された，磁気モーメントの残ったNdTr2Zn20 (Tr=Ir, Co, Rh)における2チャンネル近藤効果を静水圧下の電気抵抗測定によって検証することである。
本年度では，PrIr2Zn20の超伝導と四極子自由度の相関を調べるため，静水圧性の異なる二つの圧力媒体を用いて，10 GPaまでの圧力下における電気抵抗を0.04 Kまで測定した。その結果，比較的静水圧の高いアルゴンを圧力媒体として用いた場合，反強四極子転移温度は圧力とともに単調に上昇し，超伝導転移温度Tcはほとんど変化しなかった。一方，圧力媒体として室温で5 GPa以上で固化するグリセリンを用いた場合，反強四極子秩序と超伝導は5 GPa以上で同時に消失した。反強四極子秩序の消失は圧力媒体の非静水圧による異方的な格子歪によるガンマ3二重項の分裂に起因すると考えられる。それと同時に超伝導も消失したことは，超伝導に四極子の自由度が必要不可欠であることを強く示唆する。
また，12 GPaまでの圧力下における電気抵抗測定によって，NdTr2Zn20 (Tr=Ir, Co, Rh)の反強磁性転移温度の圧力変化を調べた。その結果，10 GPaまでは，どの化合物の転移温度も単調に上昇したが，Ir系のみ10 GPa以上で転移温度か低下した。その結果は，より高圧下で，その転移温度が抑制される可能性を示唆している。
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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
PrIr2Zn20とNdTr2Zn20 (Tr=Ir, Co, Rh)の12 GPaまでの電気抵抗測定まで，計画は順調に進んでいる。特に，静水圧性の異なるPrIr2Zn20の電気抵抗測定から，その超伝導に四極子の自由度が必要不可欠であることを実験的に初めて明らかにした。この成果は論文として纏め，現在投稿中である。また，それ以外の成果も国内の学会で3件の発表を行ったので，おおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度では，20 GPaまでの静水圧下でPrIr2Zn20とNdTr2Zn20 (Tr=Ir, Co, Rh)の電気抵抗測定を行うための実験手法を確立する。そのために，これまで使用していたタングステンカーバイト製のアンビルをより高強度な焼結ダイヤモンド製に変更する。また，ガスケットの寸法や材質，アンビルトップの直径などを変えて，20 GPaまでの超高圧力下で，安定に電気抵抗が測定できる条件を探索する。
また，PrIr2Zn20の非静水圧の効果からヒントを得て，試料に直接一軸圧を加えて，その四極子転移や超伝導転移を調べるため，0.05 Kの極低温下で一軸圧下の電気抵抗を測定できるシステムを開発する。
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| Causes of Carryover |
当初計画していた物品費のうち，一部の消耗品を購入しなくても実験に支障がなかったため，わずかな差額が生じた。次年度では，実験で必要な圧力セルの材料費やヘリウムガス，液体ヘリウム料金等で助成金を使用する予定である。
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