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2013 Fiscal Year Annual Research Report

f電子ー核超微細結合多重項の新奇物性

Research Project

Project/Area Number 23540421
Research InstitutionTokyo Metropolitan University

Principal Investigator

青木 勇二  首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (20231772)

Keywords超微細結合多重項 / 超微細相互作用 / 核比熱 / 核スピン / 多極子 / スクッテルダイト / かご状物質
Research Abstract

充填スクッテルダイトPrRu4P12において、Prイオンの持つ4f電子と原子核スピンが超微細結合することにより複合多重項状態を形成し、それが結晶中で周期的に配列し格子を成していることを、極低温領域の比熱や磁化の測定により見出した。この新規な状態の観測は、固体物質中において初めてである。本研究では、純良単結晶試料を用いた各種物性測定により、この複合多重項が金属中でどのように振る舞うのか解明することを目指した。極低温において電子輸送効果を測定したところ、磁場方向に強く依存する特徴的な磁場依存および温度依存を観測した。この異常は、結晶中に低濃度で存在する伝導電子とこの複合多重項とが混成することにより発現した、「4f電子+伝導電子+核」の3者が関与した新しいタイプの強相関電子状態の形成を示唆している。
さらに、PrイオンやTmイオンの核スピンが関与する新奇f電子状態の物性探索を、かご状物質系を中心に進め、TmT2Al20など、幾つかの候補物質を見出した。PrAu3Al7では、非クラマース2重項基底状態が核スピンと複合多重項状態を形成している可能性がある。ピーナッツカゴ状構造を持つTm6Cr4Al43では、f電子の結晶場準位構造が、擬2重項基底状態を持つことがわかった。ピーナッツカゴ状構造の中で2つのTmイオンが近接しているため、この2つがペアを組み、2量体を形成している可能性がある。今後、TmイオンをLaイオンで部分置換することにより磁気転移温度を下げて、2量体と核スピンの結合状態を調べることが可能であると考えられる。
本研究がきっかけとなって、国内外で、PrやTmを含む化合物において様々な測定手法を用いた複合多重項状態の実験研究や理論研究が開始されており、今後の新たな研究領域への発展が期待される。

  • Research Products

    (27 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (22 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] The effect of Au and Ni doping on the heavy fermion state of the Kondo lattice antiferromagnet CePtZn2014

    • Author(s)
      S. K. Dhar, Y. Aoki, B. Suemitsu, R. Miyazaki, A. Provino, and P. Manfrinetti
    • Journal Title

      J. Appl. Phys.

      Volume: 115 Pages: 17E113-3page

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electronic State of CeFe4As12 Investigated by Using Single Crystals Grown under High Pressure of 4 GPa2014

    • Author(s)
      Yoshinori Ogawa, Hideyuki Sato, Makoto Watanabe, Takahiro Namiki, Sho Tatsuoka, Ryuji Higashinaka, Yuji Aoki, Keitaro Kuwahara, Jun-Ichi Yamaura, and Zenji Hiroi
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 83 Pages: 034710-7Page

    • DOI

      10.7566/JPSJ.83.034710

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anomalously field-insensitive correlated electron behaviors in SmTa2Al202013

    • Author(s)
      A. Yamada, R. Higashinaka, R. Miyazaki, K. Fushiya, T.D. Matsuda, Y. Aoki, W. Fujita, H. Harima, H. Sato
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn

      Volume: 82 Pages: 123710 (5)

    • DOI

      10.7566/JPSJ.82.123710

  • [Journal Article] Anomalous Low-Lying Thermal Excitations Deep Inside the Ferromagnetic State in Filled Skutterudite NdFe4As122013

    • Author(s)
      R. Higashinaka, K. Takeda, T. Namiki, Y. Aoki, H. Sato
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn

      Volume: 82 Pages: 114710 (6)

    • DOI

      10.7566/JPSJ.82.114710

  • [Presentation] 充填スクッテルダイト化合物CeRu4As12の高圧下高純度単結晶育成と物性2014

    • Author(s)
      翠川諒,小野修平,高橋洋介,伏屋健吾,東中隆二,松田達磨,青木勇二,佐藤英行
    • Organizer
      日本物理学会第2014年第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] 遷移金属サイトにおけるNMR/NQRによるPrT2Al20の研究2014

    • Author(s)
      久保徹郎,小手川恒,藤秀樹,東中隆二,中間章浩,青木勇二,佐藤英行
    • Organizer
      日本物理学会第2014年第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] 四極子自由度をもつPrTa2Al20の圧力効果2014

    • Author(s)
      川嶋源太,荒木新吾,小林達生,東中隆二,中間章浩,青木勇二,佐藤英行
    • Organizer
      日本物理学会第2014年第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] 異方的カゴ状構造を持つ RAu3Al7 (R = Pr, Tm) の低温物性2014

    • Author(s)
      東中隆二,島崎健太,高橋洋介,山田瑛,松田達磨,青木勇二
    • Organizer
      日本物理学会第2014年第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] 層状化合物CeOBiS2系超伝導体の単結晶育成と磁気特性2014

    • Author(s)
      中島拓也,伏屋健吾,浅野卓也,水口佳一,東中隆二,青木勇二,松田達磨
    • Organizer
      日本物理学会第2014年第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] LaOBiS2系超伝導体の単結晶育成と物性測定2014

    • Author(s)
      浅野卓也,伏屋健吾,中島拓也,水口佳一,東中隆二,松田達磨,青木勇二
    • Organizer
      日本物理学会第2014年第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] LnGa6の単結晶育成と基礎物性測定2014

    • Author(s)
      今井勇輝,伏屋健吾,東中隆二,青木勇二,松田達磨
    • Organizer
      日本物理学会第2014年第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] Yb-Au-In系 三元化合物の単結晶育成と物性2014

    • Author(s)
      鈴木主翼,伏屋健吾,小野修平,東中隆二,青木勇二,松田達磨
    • Organizer
      日本物理学会第2014年第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] SmT2X2(T:遷移金属、X:Si,P)の単結晶育成と物性測定2014

    • Author(s)
      伏屋健吾,東中隆二,松田達磨,青木勇二
    • Organizer
      日本物理学会第2014年第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] 高速比熱測定による電子系と核スピン系の分離2014

    • Author(s)
      木原工,小濱芳允,東中隆二,山田瑛,松田達磨,青木勇二,徳永将史
    • Organizer
      日本物理学会第2014年第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] 層状超伝導化合物 LnOBiS2系の単結晶育成と物性2014

    • Author(s)
      松田達磨,中島拓也,浅野卓也,水口佳一,東中隆二,青木勇二
    • Organizer
      日本物理学会第2014年第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] Pr(Os1-xRux)4Sb12におけるPr原子の非調和振動2013

    • Author(s)
      筒井智嗣,金子耕士,小林理気,脇本秀一,A. Baron,宮崎亮一,青木勇二,菅原仁,佐藤英行
    • Organizer
      日本物理学会第2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] 充填スクッテルダイトPrRu4P12の電子輸送特性:伝導電子と強く結合したPr核スピン-4f電子複合状態2013

    • Author(s)
      青木勇二,鎌田勇人,伏屋健吾,宮崎亮一,東中隆二,松田達磨,佐藤英行
    • Organizer
      日本物理学会第2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] SmTi2Al20 における La 希釈効果2013

    • Author(s)
      東中隆二,澤田潤,山田瑛,青木勇二,佐藤英行
    • Organizer
      日本物理学会第2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] 新奇ピーナッツ型カゴ状構造を有するTm6Cr4Al43における特異な秩序状態2013

    • Author(s)
      伏屋健吾,宮崎亮一,小野修平,東中隆二,松田達磨,青木勇二
    • Organizer
      日本物理学会第2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] カゴ状化合物単結晶試料の低温熱電能測定II2013

    • Author(s)
      小野修平,伏屋健吾,東中隆二,松田達磨,青木勇二
    • Organizer
      日本物理学会第2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] Yb2T3X5(T:遷移金属、X:Si,Ge,In)の単結晶育成と物性2013

    • Author(s)
      鈴木主翼,野見山上総,山田瑛,東中隆二,青木勇二,松田達磨
    • Organizer
      日本物理学会第2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] 希土類金属間化合物RNi3X9(R:希土類金属, X:Al, Ga)のカイラル構造とその磁性2013

    • Author(s)
      大原繁男,小林拓也,福田智寿,山下哲朗,松本裕司,山浦淳一,宗像孝司,田中斗志貴,松林和幸,上床美也,南部雄亮,宮崎亮一,青木勇二
    • Organizer
      日本物理学会第2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] Strong coupling of conduction electrons with the 4f-electron-nuclear-spin composite states in filled skutterudite PrRu4P122013

    • Author(s)
      Y. Aoki, Y. Kamata, R. Higashinaka, K. Fushiya, R. Miyazaki, H. Sato
    • Organizer
      Strongly Correlated Electron Systems 2013
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      20130805-20130809
  • [Presentation] Tm-based Kondo effect and possible multipole ordering in peanut-shaped cage structure compound Tm6Cr4Al432013

    • Author(s)
      K. Fushiya, Y. Aoki, R. Miyazaki, S. Ono, R. Higashinaka, H. Sato
    • Organizer
      Strongly Correlated Electron Systems 2013
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      20130805-20130809
  • [Presentation] The valence state and possible parameters of the field-insensitive magnetic transition in SmTr2Al202013

    • Author(s)
      R. Higashinaka, A. Yamada, R. Miyazaki, M. Mizumaki, S. Tsutsui, K. Nitta, T. Uruga, G. Nenert, L. Chapon, Y. Aoki, H. Sato
    • Organizer
      Strongly Correlated Electron Systems 2013
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      20130805-20130809
  • [Presentation] Single crystal growth and low-temperature physical properties of cage structure compound SmTa2Al202013

    • Author(s)
      A. Yamada, R. Higashinaka, R. Miyazaki, K. Fushiya, Y. Aoki, H. Sato, M. Mizumaki, S. Tsutsui, K. Nitta, T. Uruga
    • Organizer
      Strongly Correlated Electron Systems 2013
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      20130805-20130809
  • [Remarks] Kazuaki Iwasa, JPSJ News and Comments 8 (2011) 07

    • URL

      http://journals.jps.jp/doi/full/10.7566/JPSJNC.8.07

URL: 

Published: 2015-05-28  

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