2018 Fiscal Year Research-status Report
多極子とキラリティーの相関が創発する新奇強相関電子状態の実証
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18KK0078
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
鈴木 孝至 広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (00192617)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鬼丸 孝博 広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (50444708)
石井 勲 広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (20444713)
志村 恭通 広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (10713125)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2021-03-31
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| Keywords | 多極子格子相関 / 新奇chiral量子状態 / 2チャンネル近藤効果 / chiralソリトン / 量子臨界 / 磁気相図 / 極低温熱膨張磁歪測定 / 超音波分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①希土類Chiral磁性体DyNi3Ga9について，ドレスデン強磁場研究所にてパルス強磁場中で超音波実験を行い，10ケルビン以下かつ20テスラ以下で相転移に伴う弾性異常を見出した。超音波実験結果，およびその結晶場解析から強四極子秩序の磁場中相図と秩序変数を明らかにした。 ②希土類カゴ状化合物PrT2Zn20 (T: Rh, Ir)の回転不変性効果について，超音波実験結果の結晶場計算による解析を行い，回転不変性効果で説明出来ない回転応答を見出した。NdCo2Zn20の超音波実験から，電気四極子に起因した弾性ソフト化を見出し，電気四極子の相互作用が強いことを明らかにした。 ③試料に回転を直接導入する回転応答測定装置開発の為，ねじり振動子を用いた超音波実験を試みた。ドレスデン強磁場研究所のZherlitsyn博士と議論を行った。 ④Andreev博士が作製した重希土類化合物Dy3Ru4Al12についてパルス強磁場中超音波実験を行い，20 T以下で相転移に伴う弾性異常を見出した。
⑤ドイツのアウグスブルグ大学にて、超重電子系化合物 YbCo2Zn20 のNi置換系の極低温比熱・磁気熱量効果測定を行い、その電子比熱が0.1 K以下で10000 mJ/molK2を超えて発散的に上昇することを明らかにした。 ⑥さらに擬カゴメ格子をもつCeIrSnが、強い価数揺動下にあるにもかかわらず、2 K以下で異方的な負の磁歪/熱膨張を示すことを見出した。 ⑦同大学で非磁性基底二重項をとる単結晶PrIr2Zn20の熱膨張と磁歪を測定した。熱膨張係数の四極子秩序温度以下での発散的上昇は、秩序相内で基底二重項のエントロピーが残っていることを示唆する。また、磁場に対して平行・垂直方向の線磁歪から見積もった体積磁歪は10テスラまで磁場変化せず、Prイオンの価数はほとんど変化していないことが明らかになった。
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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
①DyNi3Ga9の磁場中実験結果および結晶場解析から強四極子秩序の磁場中相図と秩序変数を明らかにし，論文として公表した。磁場誘起相転移を新たに見出した。 ②PrT2Zn20の回転不変性効果の解析からは，回転不変性効果で説明出来ない回転応答を見出し，多極子・格子相関による磁場誘起の新奇Chiral量子状態の可能性を明らかにした。NdCo2Zn20でも電気四極子の相互作用が強く働いていることを明らかにした。 ③回転応答測定装置開発の為，Zherlitsyn博士と議論しながら試行実験を重ねている。
④アウグスブルグ大学でのCeIrSnの磁歪/熱膨張の測定は、概ね終了しており、現在は広島大学で、最低温度0.07 Kの極低温磁化測定が進行中である。YbCo2Zn20 のNi置換系に関しては測定結果の最終まとめを行っている。 ⑤四極子が活性なPrIr2Zn20の単結晶試料を準備し、希釈冷凍機を用いて0.1 K以下までの熱膨張と磁歪の観測を行った。 ⑥また、Prが希薄なY(Pr)Ir2Zn20と4f3配位をとるNdCo2Zn20の単結晶を作製し、電気抵抗率、比熱、磁化を広島大学で測定した。Y(Pr)Ir2Zn20では単サイトの非フェルミ液体的挙動が観測された。 ⑦一方、NdCo2Zn20はTN = 0.5 Kで反強磁性の相転移を示し、TN以上では電気抵抗率と比熱の非フェルミ液体的挙動が観測された。
以上は，研究計画調書に記した計画が順調に進行していること明確に示している。また，得られた成果については何れも，論文準備中または論文執筆中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
①DyNi3Ga9で新たに見出した磁場誘起相転移について，30年度の実験ではマシンタイムの都合上，精緻な磁場中相図や起源は明らかになっていない。ドレスデン強磁場研究所にて継続して強磁場中超音波実験を行い，その起源を明らかにする。 ②また，回転応答を測定して回転対称性の自発的な破れの可能性も検証する。Chiral螺旋磁気秩序を示すYbNi3Al9についても同様に回転応答を測定する。 ③回転応答測定装置開発をZherlitsyn博士と継続して行う。立ち上げ次第，希土類Chiral磁性体や希土類カゴ状化合物について回転応答測定を行う。PrT2Zn20の回転応答から磁場誘起相転移の起源を解明する。 ④Dy3Ru4Al12についても継続して強磁場中超音波実験を行い，精緻な磁場中相図を得ると共に，その起源を明らかにする。
⑤YbCo2Zn20に関して、より多くのNiやFe、Rhの置換を行い、超重電子状態の崩壊に伴う磁気秩序を探索する。 ⑥また、CeIrSnの異方的な負の磁歪/熱膨張から期待される異方性圧力誘起の磁気秩序を検証するため、広島大学で一軸圧下での磁化測定を行う。 ⑦これまでに作製したY(Pr)Ir2Zn20とNdCo2Zn20の単結晶を用いて、熱膨張と磁歪を0.1 Kまでの極低温領域で測定する。これらの測定は、2019年7-8月にアウクスブルク大学にて実施する。0.1 K以下で磁場10テスラまでの熱膨張と磁歪を、結晶場とゼーマン効果を考慮して解析し、非フェルミ液体状態に伴って生じる格子異常を捉える。 ⑧さらに、Ndの希薄系の単結晶を作製し、磁気的な単サイト２チャンネル近藤効果の可能性について調べる。
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| Causes of Carryover |
実際に助成金を使用するに当たって，品目の価格の変動や研究計画の微細な調整に基づく品目の調整があった。また，旅費についても相手方の都合の微細な変更による旅程の調整や，申請時とは微細に異なる見積額などによって，次年度使用額が生じた。但し，その額は，研究費全体からするといかようにも調整可能な微細な額である。具体的には，当該次年度使用額を物品費に適切に配分して使用する。研究計画に何らの影響を与えるものでは無い。
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[Presentation] 擬カゴメ近藤格子化合物CeTSn (T=Rh, Ir)の磁気フラストレーションとLaIrSnの超伝導2019
Author(s)
津田研, 楊崇立, 志村恭通, 山根悠, 梅尾和則, 鬼丸孝博, 高畠敏郎, 福岡宏, 菊川直樹, 寺嶋太一, 廣瀬陽代, 宇治進也, 橘高俊一郎, 榊原俊郎
Organizer
日本物理学会2019年春季大会
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[Presentation] 超重電子系化合物YbCo2Zn20の元素置換による量子臨界性の制御2019
Author(s)
志村恭通, 北澤崇文, 津田研, 山根悠, 梅尾和則, 鬼丸孝博, 高畠敏郎, 廣瀬陽代, 菊川直樹, 寺島太一, 宇治進也
Organizer
日本物理学会2019年春季大会
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[Presentation] Quantum Criticality and Metamagnetic Crossover in Quasi-Kagome Kondo Lattice CeIrSn2019
Author(s)
Y. Shimura, S. Tsuda, C. L. Yang, K. Umeo, H. Fukuoka, Y. Yamane, T. Onimaru, T, Takabatake, N. Kikugawa, T. Terashima, H. T. Hirose, S. Uji, S. Kittaka, T. Sakakibara, A. Worl, and P. Gegenwart
Organizer
2nd International Workshop Emergent Condensed-Matter Physics (ECMP 2019)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Approaching to a Quantum Critical Point in Super-Heavy-Fermion Compound YbCo2Zn202019
Author(s)
T. Kitazawa, Y. Shimura, S. Tsuda, S. Bachas, P. Gegenwart, Y. Yamane, K. Umeo, T. Onimaru, T, Takabatake, H. T. Hirose, N. Kikugawa, T. Terashima, and S. Uji
Organizer
2nd International Workshop Emergent Condensed-Matter Physics (ECMP 2019)
Int'l Joint Research
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