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2011 Fiscal Year Research-status Report

遍歴電子メタ磁性物質の量子臨界点における新物性の開拓

Research Project

Project/Area Number 23654109
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

木村 憲彰  東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (30292311)

Project Period (FY) 2011-04-28 – 2013-03-31
Keywords磁性 / 量子臨界点 / 低温 / メタ磁性 / 遍歴電子
Research Abstract

相転移温度が絶対零度に落ち込む点を量子相転移点と呼び、特に相転移が臨界点のときは量子臨界点と呼ばれる。一般的な量子相転移点あるいは量子臨界点では量子的な揺らぎが支配的になり、通常の基底状態とは異なる現象が観測される。本研究は、未開拓領域といえる強磁性金属の量子臨界点を圧力と磁場によって誘起し、そこに現れる新奇な量子状態を探索することを目的としている。今年度は、遍歴電子強磁性体の量子臨界点近傍で発現する新奇な物性を明らかにするために、遍歴電子メタ磁性物質であるUCoAlの圧力・磁場下の電気抵抗測定を行い、圧力・磁場・温度相図を作成し、量子臨界点を決定した。これらの研究は国内で注目を集め、京都大学との共同研究に発展した。しかしながら、成果をまとめている最中に他の研究グループから同じ物質の相図が報告され、これが我々の測定結果と食い違っていたことから、原因を探るべく精密な解析を行った。その結果、UCoAlの磁気相図は、当初理論的に予想されていた相図よりも複雑な性質を有している可能性があることがわかってきた。また、常圧下における磁気特性を丹念に調べ、メタ磁性の臨界終点温度近傍における臨界指数の解析を行った。これらの結果を京大グループによる核磁気共鳴から得られた結果と照合し、バルクとミクロでのスピンの振る舞いに違いがみられることがわかった。このことがUCoAlの磁気相図を一見複雑にしている可能性があることがわかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初目的としていたUCoAlの圧力・磁場・温度相図は作成できた。一方でより詳細な解析により、はじめに予想していた結果からさらに多彩な結果が期待されることが明らかになってきた。これらを調べるための圧力セルや温度測定システムの準備も整っており、研究は着実に進んでいる。また、本研究をきっかけとしてスピン系の相転移と気体―液体相転移の比較研究といった新しい切り口による研究が生まれつつあり、萌芽研究にふさわしい進展がみられている。

Strategy for Future Research Activity

量子臨界終点を超えた圧力、磁場の領域を開拓したい。また、これまでわかった領域においても、シンメトリーを破るスピンの転移とシンメトリーは破らないトポロジカル転移であるフェルミ面の転移との関係を明らかにすることが重要であり、この点を追求したい。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

(1)新たな圧力セルによるより高圧領域の測定:圧力セルをこれまでのサイズより太くし、より高圧での実験を行う。(2)交流帯磁率、ホール効果の実験:スピンの挙動を交流帯磁率で、フェルミ面の変化をホール効果によってとらえ、これらの比較を行う。

  • Research Products

    (33 results)

All 2012 2011

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 11 results) Presentation (21 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Transport and thermodynamic evidence for a marginal Fermi-liquid state in ZrZn22012

    • Author(s)
      M. Sutherland, et al.
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 85 Pages: 035118-1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.85.035118

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electronic Structure of Heavy Fermion Uranium Compounds Studied by Core-Level Photoelectron Spectroscopy2012

    • Author(s)
      S. Fujimori, et al.
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 81 Pages: 014703-1-9

    • DOI

      10.1143/jpsj.81.014703

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ac-Susceptibility of Heavy-Fermion Superconductor CeRhSi3 under Pressure2011

    • Author(s)
      T. Sugawara, N. Kimura and H. Aoki
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn. Suppl

      Volume: 80 Pages: SA067/1-3

    • DOI

      DOI:10.1143/JPSJS.80SA.SA067

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discovery of superconductivity in KTaO3 by electrostatic carrier doping2011

    • Author(s)
      K. Ueno, et al.
    • Journal Title

      Nature Nanotechnology

      Volume: 6 Pages: 408-412

    • DOI

      10.1038/nnano.2011.78

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic Phase Diagram and Fermi Surface Properties of CeRu2(Si1-xGex)22011

    • Author(s)
      Y. Matsumoto, et al.
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 80 Pages: 074715-1-17

    • DOI

      10.1143/jpsj.80.074715

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic and Superconducting Phase Diagram of Noncentrosymmetric CeRhSi32011

    • Author(s)
      N. Kimura, T. Sugawara, H. Aoki
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 80 Pages: SA019-1-6

    • DOI

      10.1143/JPSJS.80SA.SA019

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fermi Surface Properties and Antisymmetric Spin-Orbit Coupling in Noncentrosymmetric CeCoSi32011

    • Author(s)
      H. Iida, et al.
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 80 Pages: 083701-1-4

    • DOI

      10.1143/jpsj.80.083701

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spin Density Wave Ordering in CeIrSi32011

    • Author(s)
      N. Aso, et al.
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 80 Pages: 095004-1-2

    • DOI

      10.1143/jpsj.80.095004

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermoelectric Power in a Single-Crystalline CeIrSi32011

    • Author(s)
      Y. Takaesu, et al.
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn. Suppl.

      Volume: 80 Pages: SA068-1-3

    • DOI

      10.1143/JPSJS.80SA.SA068

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Resonant Angle-Resolved Photoelectron Spectroscopy of Substitutional Solid Solutions of CeRu2Si22011

    • Author(s)
      T. Okane, et al.
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn. Suppl.

      Volume: 80 Pages: SA060-1-3

    • DOI

      10.1143/JPSJS.80SA.SA060

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] de Haas-van Alphen Effect Study on PrxLa1-xPb32011

    • Author(s)
      T. Isshiki, et al.
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn. Suppl.

      Volume: 80 Pages: SA073-1-3

    • DOI

      10.1143/JPSJS.80SA.SA073

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 重い電子系超伝導体UPt3のジョセフソン効果の磁場特性2012

    • Author(s)
      郷地順,他
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012年3月25日
  • [Presentation] 27Al-NMRを用いたUCoAlにおけるメタ磁性臨界現象の研究2012

    • Author(s)
      軽部皓介,他
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012年3月25日
  • [Presentation] ZrZn2におけるマージナルな量子臨界点とLifshitz転移2012

    • Author(s)
      壁谷典幸,他
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012年3月25日
  • [Presentation] ZrZn2のメタ磁性近傍における輸送特性2012

    • Author(s)
      前川浩隆,他
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012年3月24日
  • [Presentation] CeRu2Si2並びにCeRu2Ge2のCe M4,5吸収端でのX線吸収磁気円二色性測定2012

    • Author(s)
      岡根哲夫,他
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012年3月24日
  • [Presentation] CeRhSi3の電子状態と超伝導2012

    • Author(s)
      飯田祐己,他
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012年3月24日
  • [Presentation] 空間反転対称性の破れた重い電子系超伝導体CeIrSi3のX線回折2012

    • Author(s)
      阿曽尚文,他
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012年3月24日
  • [Presentation] High Pressure Measurements on the Itinerant Ferromagnet ZrZn22011

    • Author(s)
      L. Sibley, et al.
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2011)
    • Place of Presentation
      University of Cambridge, Cambridge, UK
    • Year and Date
      2011年9月2日
  • [Presentation] Phase Boundary and Quantum Criticality of CeTSi3 (T: Rh and Ir)2011

    • Author(s)
      I. Umehara, et al.
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2011)
    • Place of Presentation
      University of Cambridge, Cambridge, UK
    • Year and Date
      2011年9月2日
  • [Presentation] Probing the gap Symmetry in Multiple Superconducting Phases of UPt3 by Angle-Resolved Thermal Conductivity Measurements2011

    • Author(s)
      Y. Machida, et al.
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2011)
    • Place of Presentation
      University of Cambridge, Cambridge, UK
    • Year and Date
      2011年9月2日
  • [Presentation] ZrZn2の量子相転移点近傍における新奇秩序相2011

    • Author(s)
      壁谷典幸,他
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011年9月24日
  • [Presentation] CexLa1-xRu2Si2混晶系のCe希薄領域でのフェルミ面の変化III2011

    • Author(s)
      松本裕司, 他
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011年9月23日
  • [Presentation] CexLa1-xRu2Ge2混晶系のdHvA効果と磁性2011

    • Author(s)
      土居祐太朗,他
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011年9月23日
  • [Presentation] CexLa1-xRu2Si2の異常輸送現象と電子状態2011

    • Author(s)
      清水泰順,他
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011年9月23日
  • [Presentation] 単結晶CeIrSi3の圧力下輸送特性2011

    • Author(s)
      高江洲義尚,他
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011年9月23日
  • [Presentation] 空間反転対称性の破れた重い電子系超伝導体CeIrSi3の結晶構造と磁気構造2011

    • Author(s)
      阿曽尚文,他
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011年9月21日
  • [Presentation] Anisotropy of the Superconducting Properties of UPt3 Studied by the Specific Heat in Rotating Fields2011

    • Author(s)
      S. Kittaka, et al.
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2011)
    • Place of Presentation
      University of Cambridge, Cambridge, UK
    • Year and Date
      2011年8月31日
  • [Presentation] Delocalization of the f Electron in CexLa1-xRu2Si22011

    • Author(s)
      Y. Matsumoto, et al.
    • Organizer
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2011)
    • Place of Presentation
      University of Cambridge, Cambridge, UK
    • Year and Date
      2011年8月31日
  • [Presentation] Neutron Diffraction in the Pressure-Induced Superconducting Antiferromagnet CeIrSi32011

    • Author(s)
      N. Aso, et al.
    • Organizer
      International Conference on Low Temperature Physics (LT26)
    • Place of Presentation
      Beijing International Convention Center, Beijing, China
    • Year and Date
      2011年8月13日
  • [Presentation] High Pressure Measurements on the Itinerant Ferromagnet ZrZn22011

    • Author(s)
      L. A. Sibley, et al.
    • Organizer
      International Conference on Low Temperature Physics (LT26)
    • Place of Presentation
      Beijing International Convention Center, Beijing, China
    • Year and Date
      2011年8月13日
  • [Presentation] Novel Properties of Noncentrosymmetric Heavy-Fermion Superconductor CeRhSi32011

    • Author(s)
      N. Kimura
    • Organizer
      TOKIMEKI 2011(International workshop on heavy fermions)(招待講演)
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2011年11月26日
  • [Book] Non-Centrosymmetric Superconductors2012

    • Author(s)
      N. Kimura and I. Bonalde
    • Total Pages
      35-80
    • Publisher
      Springer

URL: 

Published: 2013-07-10  

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