2019 Fiscal Year Research-status Report
超音波を用いた結晶構造がもつカイラリティとフラストレーションによる多極子物性研究
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19K03719
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
石井 勲 広島大学, 先端物質科学研究科, 助教 (20444713)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 電気四極子 / カイラリティ / 幾何学的フラストレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，物質の結晶構造がもつ特異性であるカイラリティ（対掌性）や幾何学的フラストレーションに起因した電気四極子のカイラルらせん秩序や，フラストレーション効果による電気四極子のゆらぎと量子ゆらぎとが相まった量子臨界現象の解明を目指す。多極子による電子状態に富む，結晶構造のカイラリティや幾何学的フラストレーションをもつ物質群に着目し，電気四極子の良いプローブである超音波実験を駆使して系統的な研究を行う。
令和元年度は実施計画の通り，超音波実験用設備備品，消耗品を購入して超音波実験を行った。カイラル化合物DyNi3Ga9では詳細な磁場中弾性率測定を行い，秩序状態の磁場中相図を明らかにした。また，ドイツ国立ドレスデン強磁場研究所で幾何学的フラストレーションをもつDy3Ru4Al12の50 Tまでのパルス磁場中超音波実験を行った。その結果，電気四極子に対応した横波弾性モードにおいて超高磁場で明確な弾性異常を観測した。その弾性異常の起源については現在検討中であり，来年度以降の実験結果とも併せて解明を目指す。
希土類を置換したTb3Ru4Al12や，DyNiAlの超音波実験も行った。その結果，両物質で電気四極子に起因した弾性ソフト化を観測し，磁場中実験から磁場中相図も明らかにした。Tb3Ru4Al12では得られたデータの量子力学的解析からその電子状態を明らかにし，学術論文として発表した。同様にNd3Ru4Al12やEr3Ru4Al12，U2Rh2Snも電子状態を明らかにし，学術論文として公表した。
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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
実施計画の通りに研究は進んでいる。具体的には，必要な設備備品等を購入し研究対象物質群の超音波実験を行った。ドイツ国立ドレスデン強磁場研究所においても超音波実験を行い，成果が得られた。超音波実験や得られたデータの量子力学的解析から研究対象物質群の電子状態を明らかにし，複数の研究成果を学術論文として公表した。U2Rh2Snの論文はPhysical Review B誌のEditors' Suggestionに選ばれた。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画の通り，カイラル化合物では動的臨界指数などの相転移の動的性質も明らかにするために超音波吸収や測定周波数依存性測定を行う。幾何学的フラストレーションに関しては，ドイツ国立ドレスデン強磁場研究所でDy3Ru4Al12の追加の超音波実験を行って本年度観測した弾性異常の起源を解明するとともに磁場誘起四極子秩序の臨界磁場を明らかにする。また，両テーマともに希土類を置換した同系化合物についても超音波実験を行い，系統的研究を進める。
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| Causes of Carryover |
令和元年度に使用可能な直接経費の範囲内で研究の遂行に必要な設備備品，消耗品を購入し，学会での研究発表を行った。上記必要経費の節約に努めた結果，次年度使用額が生じた。令和二年度の経費と合わせて物品費および旅費として使用する。
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[Presentation] DyNiAlの磁場中弾性率と四極子応答II2020
Author(s)
鈴木大地, 石井勲, 熊野聡一郎, 梅野寛大, 蔵田湧紀, 和田侑樹, A. V. Andreev, 宮田敦彦, D. I. Gorbunov, S. Zherlitsyn, J. Wosnitza, 鈴木孝至
Organizer
日本物理学会 第75回年次大会
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