2021 Fiscal Year Research-status Report
Emergent Research for Novel Itinerant-Electron Properties in Transition-Metal Compounds
| Project/Area Number |
18KK0150
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
吉村 一良 京都大学, 理学研究科, 教授 (70191640)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
那波 和宏 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (10723215)
小林 慎太郎 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, テニュアトラック研究員 (10771892)
太田 寛人 京都大学, 工学研究科, 講師 (60546985)
道岡 千城 京都大学, 理学研究科, 助教 (70378595)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2023-03-31
|
| Keywords | 遍歴電子磁性 / トポロジカル電子系 / エキゾチック超伝導 / 二次元磁性体 / フラストレート系 / スピン液体状態 / クラスター磁性体 / スピンゼーベック効果 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
新たな量子物性を生み出す新物質の創成は，固体物性物理化学の基礎・応用研究の両分野の発展に大きな貢献をもたらし，この研究分野のブレイクスルーへと繋がるものである．本研究では，海外と日本の研究者が協力し，フラストレート効果と低次元性，さらに構造相転移との組み合わせによって，興味ある遍歴電子物性を示す新規の遍歴電子遷移金属物質群を探索・合成し，その新規遍歴電子物性についてのマクロ及びミクロの両面から明らかにし，その実験結果を解析しフィードバックして，固体物性化学的な基盤を確立することを目的としている．
これまでの研究で中国・香港中文大学のSwee K. Goh博士と中国・浙江大学のMinghu Fang（方 明虎）教授と強結合超伝導体A3T4Sn13系（A=Ca, Sr, La; T=Co, Rh, Ir）について，超伝導の発現機構について明らかにする研究を行った．その結果，超伝導転移温度と光学フォノンのソフトニングに強い相関の詳細を明らかにしている．2021年度は，これらの物質のバンド構造をDFT計算から明らかにし，トポロジカル電子系に特徴的な振舞が現れる，磁場中電気抵抗を用いた詳細な相図の研究を行った．またウイーン工科大学のMichor博士との共同研究で遍歴電子系RCo9(R=希土類金属)，1-2-2系の遍歴電子強磁性系・エキゾチック超伝導系であるB(Fe-Co)2Se2 (B=K, Tl, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, La)系について新たな物質系を開拓し，単結晶育成と物性解明を行った．また，北京大のWei Han教授グループとマグノンBEC物質についてスピン・ゼーベック効果の研究も新たに行った．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は5年計画をもってはじめられた4年目を終えた．概要に記したように1，2年目に準備した国際共同研究が結実しはじめ，更なる発展が期待される．本来期待された成果に至っていないのは，Ballou博士と那波博士，小林博士が協力して行う，中性子回折と磁気構造の対称性からの考察であり，この理由はコロナ禍による海外渡航の難しさによる．
中国・香港中文大学のSwee K. Goh博士と中国・浙江大学のMinghu Fang（方 明虎）教授との共同研究は概ね順調であり，研究を論文にまとめる段階にある．フランス・CERNのRafik Ballou教授と共同で研究を進めているスピンフラストレーションを有するカゴメ格子フッ化物については日本でいくつかの新物質を発見し，基礎物性を明らかにした．これらについて磁気構造の詳細を中性子回折から明らかにする予定である．
これらの共同研究の際，物質探索・合成は主として，Fang教授，Michor教授，太田博士，吉村が行い，構造解析を小林博士，那波博士，Ballou博士が担当している．小林博士は主としてX線および中性子線回折実験に基づく構造解析を担当し，那波博士・Ballou博士は中性子を用いた磁性評価を主として行っている。NMRを用いたミクロな物性評価研究は，主として道岡博士と吉村が行っている．
上記のように海外での実験の一部の計画は延期されているが，インターネットを通じた綿密な情報やり取りによりカバーしていて，5年計画全体の80％程度の達成率になっていて，今年の計画が遂行されれば研究計画全体の目的が達成されると思われる．
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究は，遍歴電子磁性体系やエキゾチック超伝導系，フラストレート・スピン系などの世界的な専門家であるRafik Ballou博士，Wei Han教授，Herwig Michor教授，Minghu Fang教授，Swee Kuan Goh教授と，物性物理・無機固体化学に根ざした日本の若手研究者である，太田博士（探索・合成）・那波博士（中性子回折・散乱）・小林博士（X線構造解析）を加え，NMRによるミクロな物性評価に秀でた道岡博士が参加し，有機的に国際共同研究を総合的に展開していくものである（吉村）．
進捗状況を説明したように，Swee K. Goh博士，Minghu Fang教授との，新規遍歴電子磁性体，超伝導体の研究は，ほぼ完遂されていて，吉村，道岡，協力学生による論文化を進めている．Rafik Ballou博士との新規フラストレート・スピン系の中性子回折実験に関しては，2022年度の早い時期に行う予定である．Herwig Michor教授との遍歴電子強磁性体とその近傍の物質のNMR研究については，ほとんど完遂しているが，論文に執筆に必要なデータを補完し，DFT計算によるバンド計算結果と併せて公表する．
本研究において，全ての共同研究者が有機的に繋がり，共同研究していくことの利点をいかして，強力に国際共同研究を推進してきた．最終年度となる2022年度はこれらを総括し，新たな国際協力研究に発展させることを目指す．
|
| Causes of Carryover |
2021年度，外国での中性子回折実験を予定していた那波博士の渡航がコロナ禍により不可能であった．また吉村，道岡による香港中文大学における共同実験も見合わせることになった．
2022年度にこれら外国での実験に関して2021年度分の補完と併せて行い，旅費に使用する予定である．
|
-
[Journal Article] Systematic Studies on Magnetism of Divalent 3d Transition Metal Ions in Ordered ReO3-type Fluorides MZrF6 (M = Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu)2022
Author(s)
Hiroaki Ueda, Tatsuki Inamori, Atsushi Taguchi, Chishiro Michioka, and Kazuyoshi Yoshimura
-
Journal Title
Journal of the Physical Society of Japan
Volume: 91
Pages: 014704/1-5
DOI
Peer Reviewed / Open Access
-
[Journal Article] Temperature and Pressure Dependences of the Electronic and Crystal Structures of Yb4TGe8 (T = Cr, Mn, Fe, Co, and Ni) Studied by High-resolution X-ray Absorption Spectroscopy, X-ray Diffraction, and Photoelectron Spectroscopy2022
Author(s)
Hitoshi Yamaoka, Shunsuke Yamanaka, Masahito Hikiji, Chishiro Michioka, Naohito Tsujii, Hitoshi Sato, Nozomu Hiraoka, Hirofumi Ishii, and Kazuyoshi Yoshimu
-
Journal Title
J. Phys. Soc. Jpn.
Volume: 91
Pages: 024704/1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
