Study of superconductivity and Fermi surface in actinide compounds focusing on 6d electrons

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14643
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Nakamura Ai 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (30756771)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: トリウム化合物 / 純良単結晶 / フェルミ面

Outline of Final Research Achievements

In this study, we tried to grow various single crystals and clarify their electronic state. We have succeeded in growing a single crystal of ThAl3, which has the same crystal structure as CeAl3, by the Al self-flux method and carried out experiments on electrical resistivity, specific heat, and the de Haas-van Alphen effect. In addition, we compared the results of energy band calculations by collaborators and successfully determined the detailed shape of the Fermi surface. These results suggest that the 6d electrons of Th play a major role in conduction band, however, the partial density of states of 5f electrons also contributes to the Fermi surface as in ThCu2Si2.

Free Research Field

物性物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、国内外で興味が持たれて行われている研究は超伝導をはじめ、トポロジカル物質、巨大磁気抵抗、マルチフェロイック物質、スピントロニクスなどである。これらは応用面でも非常に関心がもたれているため世界中でさかんに研究および議論が行われている。これらの物質に共通することは大きなスピン軌道相互作用である。本研究で6d電子のスピン軌道相互作用が物性に及ぼす影響を明らかにすることができれば、例えば現在注目されている5d電子を持つイリジウム化合物の特異な物性の起源も明らかになる可能性が高い。さらに、本研究で得られる成果の波及効果は、他のアクチノイド化合物をはじめ、d電子系、4f電子系など多方面ににわたる。