Superconductivity parity and magnetic frustration near quantum critical point of chiral symmetry structure

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H01848
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: 岩佐 和晃 茨城大学, 基礎自然科学野, 教授 (00275009)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桑原 慶太郎 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (90315747)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: カイラル対称 / 超伝導パリティ / 磁気フラストレーション / 量子ビーム

Outline of Annual Research Achievements

(1) カイラル対称結晶構造への相転移が絶対零度に抑制された構造量子臨界点とその近傍での超伝導研究をした。La3Co4(Sn1-xInx)13のx < 0.08において構造相転移が消失し、バルクの超伝導転移温度がx = 0での2.7 Kからx = 0.14では3.4 Kに上昇した。さらに部分的には6.3 K程度の超伝導領域も見られ、構造相転移の消失とともに超伝導が安定化する傾向にある。
(2) 放射光X線散乱と中性子散乱の測定結果に基づいてNd3Rh4Sn13のカイラル構造相転移と反強磁気構造を決定し、トポロジカル電子による反強磁気秩序状態の実現可能性を指摘し、成果論文をJPS Conference Proceedingsに発表し、さらに詳細な結果がPhysical Review B誌に2024年度に入ってから掲載され、 Editors' Suggestionに選定された。
(4) Eu3Rh4Sn13, Eu3Ir4Sn13, Gd3Co4Sn13の結晶構造相転移も観測したが、精密な結晶構造解析の結果、Ln3Tr4Sn13 (Ln = La, Ce, Nd; Tr = Co, Rh, Ir)でのカイラル対称立方晶構造とは異なる構造であると考えられる。通常、Eu, Gd系は中性子吸収の効果が強く測定は難しいが、本研究で実験方法を工夫することにより反強磁気秩序の中性子回折測定に成功した。また不完全な磁気秩序相の可能性がわかり、新たに見出した結晶構造のもとでの磁気フラストレーション系であると考えられる。
(4) 都立大グループによって超伝導が発見されたY3Rh4Ge13の結晶構造を明らかにする共同研究を実施し、放射光X線回折によりカイラル対称構造を明らかにし、新たな超伝導対称性を示す物質である可能性を指摘した。この研究成果をJ. Alloy and Compounds誌に発表した。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University Grenoble Alpes/Institut Laue Langevin(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: University Grenoble Alpes/Institut Laue Langevin
• [Journal Article] Superconductivity in chiral cubic Y3Rh4Ge13 (2024)
  • Author(s): Md Asif Afzal, Ryuji Higashinaka, Kazuaki Iwasa, Nazir Ahmed, Ryo Tsubota, Naoki Nakamura, Tatsuma D. Matsuda, Yuji Aoki
  • Journal Title: Journal of Alloys and Compounds Volume: 978 Pages: 172914-1-6
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2023.172914
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Magnetic Ordering and Structural Phase Transitions of Nd3T4Sn13 (T = Rh and Ir) (2023)
  • Author(s): Ami Shimoda, Kazuaki Iwasa, Keitaro Kuwahara, Hajime Sagayama, Hironori Nakao, Motoyuki Ishikado, Takashi Ohhara, Akiko Nakao, Akinori Hoshikawa, and Toru Ishigaki
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 38 Pages: 011091-1-6
  • DOI: 10.7566/JPSCP.38.011091
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Nd3Rh4Sn13のカイラル対称結晶構造相における磁気秩序と結晶場分裂状態 (2024)
  • Author(s): 岩佐和晃，下田愛海，桑原慶太郎，佐賀山基，中尾裕則，石角元志，河村聖子，村井直樹，大原高志，中尾朗子，南部雄亮
  • Organizer: 日本物理学会2024年春季大会
• [Presentation] カイラル結晶構造を持つY3Rh4Ge13 の低温物性測定と超伝導特性 (2024)
  • Author(s): Afzal MD Asif，東中隆二，岩佐和晃，Nazir Ahmed，坪田椋，中村直貴，松田達磨，青木勇二
  • Organizer: 日本物理学会2024年春季大会
• [Presentation] Chiral Crystal Structures and Magnetic Orderings in the Remeika Phase Compounds Eu3T4Sn13 (T = Rh and Ir) (2023)
  • Author(s): Takanobu Kumada, Yohtaroh Suzuki, Ami Shimoda, Hiromasa Imazeki, Wataru Kurosawa, Kazuaki Iwasa, Keitaro Kuwahara, Kenji Ohoyama, Akinori Hoshikawa, Toru Ishigaki, Hajime Sagayama, Daisuke Okuyama, Hironori Nakao, Motoyuki Ishikado
  • Organizer: The International Conference in Strongly Correlated Electrons Systems SCES2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] eyl-Kondo Semimetal Behavior in the Chiral Structure Phase of Ce3Rh4Sn13 (2023)
  • Author(s): Kazuaki Iwasa, Kazuya Suyama, Seiko Ohira-Kawamura, Kenji Nakajima, Stephane Raymond, Paul Steffens, Akira Yamada, Tatsuma D. Matsuda, Yuji Aoki, Ikuto Kawasaki, Shin-ichi Fujimori, Hiroshi Yamagami, Makoto Yokoyama
  • Organizer: The International Conference in Strongly Correlated Electrons Systems SCES2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Nd-Ru-Sn系における結晶構造と磁性 (2023)
  • Author(s): 黒澤航海, 岩佐和晃, 下田愛海, 熊田隆伸, 今関啓雅, 鈴木陽太郎, 桑原慶太郎,佐賀山基, 奥山大輔, 石角元志
  • Organizer: 日本中性子科学会第23回年会（JSNS2023）
• [Presentation] Ce3T4Sn13(T=Co,Rh,Ir)のカイラル対称構造相における4f電子超格子 (2023)
  • Author(s): 岩佐和晃, 桑原慶太郎, 横山淳, 河村聖子, 村井直樹, 中島健次, 川崎郁斗, 藤森伸一, J.-M. Mignot, A. Gukasov, S. Raymond, P. Steffens, 松田達磨, 青木勇二, 山上浩志, D. T. Adroja, A. M. Strydom
  • Organizer: 日本中性子科学会第23回年会（JSNS2023）
• [Presentation] Remeika相化合物Eu3T4Sn13(T=Rh,Ir)のカイラル結晶構造と磁気秩序 (2023)
  • Author(s): 鈴木陽太郎, 熊田隆伸, 岩佐和晃, 下田愛海, 今関啓雅, 黒澤航海, 桑原慶太郎, 佐賀山基, 奥山大輔, 中尾裕則, 石角元志
  • Organizer: 日本中性子科学会第23回年会（JSNS2023）
• [Presentation] Ce3T4Sn13 (T = Co, Rh, Ir)のカイラル相における4f電子状態とWeyl-Kondo半金属 (2023)
  • Author(s): 岩佐和晃, 河村聖子, 村井直樹, 中島健次, J.-M. Mignot, S. Raymond, Paul Steffens, 松田達磨, 青木勇二, 川崎郁斗, 藤森伸一, 山上浩志, 横山淳, D. T. Adroja, and A. M. Strydom
  • Organizer: 日本物理学会第78回年次大会
• [Presentation] Remeika相物質Eu3T4Sn13(T = Rh and Ir)のカイラル結晶構造と磁気秩序 (2023)
  • Author(s): 熊田隆伸, 鈴木陽太郎, 下田愛海, 今関啓雅, 黒澤航海, 岩佐和晃, 桑原慶太郎, 大山研司, 星川晃範, 石垣徹, 佐賀山基, 奥山大輔, 中尾裕則, 石角元志
  • Organizer: 日本物理学会第78回年次大会
• [Presentation] Quantum beam scattering studies on magnetic ordering and structural phase transitions in Tb3Co4Sn13 (2023)
  • Author(s): Y. Suzuki, K. Iwasa, T. Kumada, W. Kurosawa, Y. Uramoto, K. Suzumura, K. Tsuge, K. Kuwahara, H. Sagayama, D. Okuyama, H. Nakao, M. Ishikado, K. Ohoyama
  • Organizer: 茨城大学量子線国際シンポジウム ISQBS2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Crystal structural phase transition and magnetic properties of Pr3Co4Sn13 (2023)
  • Author(s): K. Tsuge, K. Iwasa, T. Kumada, W. Kurosawa, Y. Suzuki, Y. Uramoto, K. Suzumura, K.Kuwahara, H. Sagayama, D. Okuyama, M. Ishikado
  • Organizer: 茨城大学量子線国際シンポジウム ISQBS2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] X-ray and neutron diffraction experiments for Gd3Co4Sn13 (2023)
  • Author(s): K. Suzumura, K. IwasaT. Kumada, W. Kurosawa, Y. Suzuki, Y. Uramoto, K. Tsuge, K.Kuwahara, K. Ohoyama, H. Sagayama, D. Okuyama, M. Ishikado
  • Organizer: 茨城大学量子線国際シンポジウム ISQBS2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Crystal Structures and Magnetic Orderings in the Remeika Phase Compounds Eu3T4Sn13 (T = Rh and Ir) (2023)
  • Author(s): T. Kumada, Y. Suzuki, A. Shimoda, H. Imazeki, W. Kurosawa, K. Iwasa, K. Kuwahara, K. Ohoyama, A. Hoshikawa , H. Sagayama, D. Okuyama, H. Nakao, M. Ishikado, T. Ishigaki
  • Organizer: 茨城大学量子線国際シンポジウム ISQBS2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Possibility of magnetic frustration of the Nd-based Remeika phase compounds (2023)
  • Author(s): W. Kurosawa, K. Iwasa, T. Kumada, Y. Suzuki, Y. Uramoto, K. Suzumura, K. Tsuge, A. Shimoda, H. Imazeki, K. Kuwahara, H. Sagayama, D. Okuyama, H. Nakao, M. Ishikado, S. Asai, T. Masuda, H. Kikuchi
  • Organizer: 茨城大学量子線国際シンポジウム ISQBS2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] elationship between crystal structure and superconductivity in La3Co4Sn13-xInx (2023)
  • Author(s): Y. Uramoto, K. Iwasa, T. Kumada, W. Kurosawa, Y. Suzuki, K. Suzumura, K. Tsuge, K. Kuwahara, D. Okuyama, H. Sagayama, H. Nakao, M. Ishikado
  • Organizer: 茨城大学量子線国際シンポジウム ISQBS2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] La3Co4Sn13-xInxにおける結晶構造と超伝導の関係 (2023)
  • Author(s): 浦本結稜、今関啓雅、岩佐和晃、熊田隆伸、黒澤航海、鈴木陽太郎、鈴村貫太、告華連、桑原 慶太郎、奥山大輔、佐賀山基、中尾裕則、石角元志
  • Organizer: 2023年度量子ビームサイエンスフェスタ（第15回MLFシンポジウム, 第41回PFシンポジウム）
• [Presentation] Gd3Co4Sn13における結晶構造相転移と磁気秩序の量子ビーム散乱研究 (2023)
  • Author(s): 鈴村貫太、岩佐和晃、熊田隆伸、黒澤 航海、鈴木陽太郎、浦本結稜、告華連、桑原慶太郎、大山研司、佐賀山基、中尾裕則、奥山大輔、石角元志
  • Organizer: 2023年度量子ビームサイエンスフェスタ（第15回MLFシンポジウム, 第41回PFシンポジウム）
• [Presentation] Tb3Co4Sn13の磁気秩序と構造相転移に関する量子ビーム散乱研究 (2023)
  • Author(s): 鈴木陽太郎、岩佐和晃、熊田隆伸、黒澤航海、浦本結稜、鈴村貫太、告華連、桑原慶太郎、大山研司、佐賀山基、奥山大輔、中尾裕則、石角元志
  • Organizer: 2023年度量子ビームサイエンスフェスタ（第15回MLFシンポジウム, 第41回PFシンポジウム）
• [Presentation] 3Co4Sn13 (R = Pr, Sm)の結晶構造相転移と磁性 (2023)
  • Author(s): 告華連、岩佐和晃、熊田隆伸、黒澤航海、鈴木陽太郎、浦本結稜、鈴村貫太、桑原慶太郎、佐賀山基、奥山大輔、石角元志
  • Organizer: 2023年度量子ビームサイエンスフェスタ（第15回MLFシンポジウム, 第41回PFシンポジウム）
• [Presentation] Nd-Ru-Sn系 Remeika相化合物における磁気フラストレーションの可能性 (2023)
  • Author(s): 黒澤航海、岩佐和晃、熊田隆伸、鈴木陽太郎、浦本結稜、鈴村貫太、告華連、下田愛海、今関啓雅、大山研司、桑原慶太郎、佐賀山基、奥山大輔、中尾裕則、石角元志、益田隆嗣、浅井晋一郎、菊池帆高
  • Organizer: 2023年度量子ビームサイエンスフェスタ（第15回MLFシンポジウム, 第41回PFシンポジウム）
• [Presentation] Nd3Rh4Sn13のカイラル対称結晶構造相における反強磁性 (2023)
  • Author(s): 岩佐和晃、下田愛海、桑原慶太郎、石角元志、河村聖子、村井直樹、大原高志、中尾朗子、南部雄亮
  • Organizer: 2023年度量子ビームサイエンスフェスタ（第15回MLFシンポジウム, 第41回PFシンポジウム）
• [Remarks] 茨城大学原子科学研究教育センター 物質構造物理研究室
  • URL: http://msp.fas.ibaraki.ac.jp/index.html