2021 Fiscal Year Annual Research Report
Microscopic investigation of ferromagnetic superconductivity under uniaxial stress
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19K03726
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
徳永 陽 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (00354902)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 大 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30359541)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ウラン系強磁性超伝導体 / スピン三重項超伝導 / 核磁気共鳴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ウラン系強磁性超伝導体UCoGe、URhGe及びUTe2は、現時点でスピン三重項超伝導体の最有力候補であり、同時に「磁気ゆらぎによる超伝導」という強相関電子系全般を貫く概念を検証する格好の舞台を提供している。ウラン系超伝導体における磁気ゆらぎと超伝導の関係は多様であり、UCoGeでは磁化容易軸方向に磁場を印加することにより強磁性的な磁気揺らぎが抑制され、超伝導臨界磁場が大きく減少する。一方、URhGeにおいては磁化困難軸方向に磁場を印加するとことにより、磁気揺らぎが発達し、磁場誘起超伝導相が出現する。さらにURhGeにおいては、外部から結晶に一軸的な歪みを与えることで、超伝導転移温度が最大で約2.5倍も上昇することが報告されている。
我々はウラン系強磁性超伝導体のこのようなユニークな性質を利用して、磁気揺らぎと超伝導の関係を実験的に探っている。URhGeにおいてはこれまでにいくつかの異なる一軸圧下でNMRスペクトルを測定し、そのデータをバンド計算との比較を行った。その結果、結晶に一軸的な歪みを与えることで、物質中の内部磁場が大きく減少していくことが明らかになった。この内部磁場はウランの5f電子の磁気モーメントに起因すると考えられる。またNMR緩和率の測定からは、結晶のc軸方向の磁気揺らぎに関して、歪み印加による大きな変化は見られないことも分かった。
本研究では最近新たに発見されたウラン系超伝導体であるUTe2についてもNMR実験を世界に先駆けて行っている。2021年度には、125Te核を濃縮した純良単結晶を用いて125Te-NMR測定を行い、低温で非常に遅い電子の一軸的な揺らぎがa軸方向に出現することを明らかにした。さらに超伝導対称性についてもNMRによる検証を進め、URhGeやUCoGeと同様にこの物質がスピン三重項超伝導であることを強く示唆する結果を得た。
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[Journal Article] Slow Electronic Dynamics in the Paramagnetic State of UTe22022
Author(s)
Tokunaga Yo、Sakai Hironori、Kambe Shinsaku、Haga Yoshinori、Tokiwa Yoshifumi、Opletal Petr、Fujibayashi Hiroki、Kinjo Katsuki、Kitagawa Shunsaku、Ishida Kenji、Nakamura Ai、Shimizu Yusei、Homma Yoshiya、Li Dexin、Honda Fuminori、Aoki Dai
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Journal Title
Journal of the Physical Society of Japan
Volume: 91
Pages: 023707_1-5
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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