2013 Fiscal Year Annual Research Report
βパイロクロア酸化物におけるラットリング現象の解明と新物質探索
| Project/Area Number |
22340092
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
廣井 善二 東京大学, 物性研究所, 教授 (30192719)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡本 佳比古 名古屋大学, 工学研究科, 准教授(Associate Professor) (90435636)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
|
| Keywords | 超伝導 / ラットリング / 電子格子相互作用 / 籠状化合物 |
|---|
| Research Abstract |
ラットリングと呼ばれる固体中の新しいタイプの原子振動は、比較的大きな原子のカゴに閉じこめられた小さな原子（イオン）の振動であり、その非調和性のために異常に大きな振幅を持って振動する。興味深いことにこの振動は周りの伝導電子と強く結合して、小さな熱伝導や超伝導を引き起こすことが分かってきた。さらに、ラットリングイオン自身が高温ではまるで気体のように振る舞い、低温である種の液体状態へと相転移を示す。極低温においてもこのラットリング液体状態は保たれ、何らかの量子力学的な液体状態となっている可能性が高い。
本研究では、もっとも顕著なラットリング現象を示すβパイロクロア酸化物において、ラットリングの本質とそれが誘起する電子物性を明らかにしようとするものである。そのために、ラットリングを観測するのに最適なプローブである中性子実験のための大型結晶育成を化学輸送法を用いて目指したが、その大きさはせいぜい1-2mmであった。そのため、複数の小型単結晶の方位を揃えて配置することで散乱実験に対応し、MEM解析により、原子の空間分布に関する情報が得られつつある。
一方、ラットリング現象の本質を探るために、類似のカゴ状化合物GaxV2Al20の試料を作製し、様々な実験を通してラットリングを評価した。この物質ではGa原子がAlのカゴ中でラットリングすると考えられている。その特性エネルギーは8Kと極めて低いことが分かり、βパイロクロア酸化物KOs2O6の場合のエネルギーが20Kであることを考えると、さらに激しいラットリングが起こっているはずである。しかしながら、GaxV2Al20の超伝導はTcがせいぜい１Kと低く、電子格子相互作用も弱い。２つの物質を比較検討した結果、電子格子相互作用増強の機構にはラットリング原子のイオン性とその電荷をスクリーニングする周りの伝導電子の拡がりが重要であることが分かった。
|
| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
|
