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2013 Fiscal Year Annual Research Report

微小単結晶量子磁性体の極低温超高感度磁化測定

Research Project

Project/Area Number 24340075
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

榊原 俊郎  東京大学, 物性研究所, 教授 (70162287)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords磁性 / 強相関系 / 分子性固体 / 極低温 / 磁化測定
Research Abstract

本研究では、純良微小単結晶を用いた極低温磁化測定により各種量子磁性体や強相関系の新奇現象を見出し解明することを目的としている。
本年度はまず、S=1/2一次元量子スピン反強磁性体CuPzNの飽和磁場Hc~14T近傍の量子臨界性について、磁化の温度変化を詳細に調べた。CuPzNの磁化率の温度依存性には、一次元性を反映して約7Kでブロードなピークが現れる。磁場増加とともにこのピークは低温側にシフトするが、そのピーク温度の磁場変化はHc付近ではHc-Hに比例して減少することがわかった。またちょうどHcにおける磁化はT=0に向かって-√Tの温度依存性を示す結果が得られた。これらの実験結果はマグノン励起のフェルミオン近似による理論的予測に定量的に合うことを確認した。
直交ダイマー化合物Yb2Pt2Pbの磁化困難軸方向における反強磁性転移温度の磁場変化を15Tまで測定し、この方向には転移温度が殆ど磁場変化しないことを確認した。これはこの系の強いイジング異方性を示す結果であり、我々が以前に提案したモデルを支持する結果である。
トリプレット超伝導の有力候補と考えられているSr2RuO4の高純度微小単結晶試料(0.7mg)について、超伝導状態におけるab面内方向の磁化測定を行った。その結果、約700mK以下において、超伝導上部臨界磁場Hc2における超伝導-ノーマル転移が磁化の不連続な飛びを伴う一次転移になることがわかった。この結果は、最近の磁気熱量効果の実験結果を検証する。Hc2において観測された磁化の飛びの大きさは、ノーマル状態の磁化の20%程度におよぶこともわかった。このようなHc2における一次転移はこれまでこの物質の超伝導対称性について提案されていたカイラルp波超伝導では容易に説明がつかず、Sr2RuO4の超伝導研究に新たな展開をもたらすものと期待される。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初予定していなかったSr2RuO4の微小単結晶試料の磁化測定を行い、Hc2における転移が磁化の飛びを伴う一次転移であることを確認できた。この物質はトリプレット超伝導体であると期待され、国内外で盛んに研究が行われている。最近、1mg以下の高純度単結晶試料でHc2における転移が低温で一次になることが比熱測定から報告され、その原因が注目された。このような微小単結晶の磁化測定は以前には困難であったが、本研究課題により実現可能となり、研究業績の概要で述べたように、学術的に極めて重要な結果が得られた。

Strategy for Future Research Activity

研究は順調に進んでいるため、とくに大きな計画の変更はない。技術的な改良点として、装置の常磁性不純物による磁化バックグラウンドをより軽減すること、および試料の一軸回転機構を導入して磁場方向に敏感な物質に対応できるようにしていく。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

当初予定していたよりも測定が短時間で済み、ヘリウムの使用料が予定額を下回ったため
さらに測定を行うためにヘリウム代の一部として充てる

  • Research Products

    (25 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (16 results)

  • [Journal Article] Novel Electronic States of Heavy Fermion Compound YbCo2Zn202014

    • Author(s)
      F. Honda, Y. Taga, Y. Hirose, S. Yoshiuchi, Y. Tomooka, M. Ohya, J. Sakaguchi, T. Takeuchi, R. Settai, Y. Shimura, T. Sakakibara, I. Sheikin, T. Tanaka, Y. Kubo, and Y. Onuki
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 83 Pages: 044703(1-9)

    • DOI

      10.7566/JPSJ.83.044703

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fine-Tuning of Magnetic Interactions in Organic Spin Ladders2014

    • Author(s)
      H. Yamaguchi, H. Miyagai, T. Shimokawa, K. Iwase, T. Ono, Y. Kono, N. Kase, K. Araki, S. Kittaka, T. Sakakibara, T. Kawakami, K. Okunishi, and Y. Hosokoshi
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn. 83

      Volume: 83 Pages: 033707(1-4)

    • DOI

      10.7566/JPSJ.83.033707

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Possible Evolution of Antiferromagnetism in Zn-Doped Heavy-Fermion Superconductor CeCoIn52014

    • Author(s)
      M. Yokoyama, K. Fujimura, S. Ishikawa, M. Kimura, T. Hasegawa, I. Kawasaki, K. Tenya, Y. Kono, and T. Sakakibara
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 83 Pages: 033706(1-5)

    • DOI

      10.7566/JPSJ.83.033706

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multiband superconductivity with unexpected deficiency of nodal quasiparticles in CeCu2Si22014

    • Author(s)
      S. Kittaka, Y. Aoki, Y. Shimura, T. Sakakibara, S. Seiro, C. Geibel, F. Steglich, H. Ikeda, and K. Machida
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett.

      Volume: 112 Pages: 067002(1-5)

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.112.067002

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 高次多極子がもたらす磁場誘起相2013

    • Author(s)
      志村恭通、榊原俊郎、大貫惇睦
    • Journal Title

      固体物理

      Volume: 48 Pages: 721-727

  • [Journal Article] Quasi-one-dimensional S=1/2 Heisenberg antiferromagnetic chain consisting of the organic radical p-Br-V2013

    • Author(s)
      K. Iwase, H. Yamaguchi, T. Ono, Y. Hosokoshi, T. Shimokawa, Y. Kono, S. Kittaka, T. Sakakibara, A. Matsuo, and K. Kindo
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 88 Pages: 184431(1-5)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.88.184431

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Various regimes of quantum behavior in an S=1/2 Heisenberg antiferromagnetic chain with fourfold periodicity2013

    • Author(s)
      H. Yamaguchi, T. Okubo, K. Iwase, T. Ono, Y. Kono, S. Kittaka, T. Sakakibara, A. Matsuo, K. Kindo, and Y. Hosokoshi
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 88 Pages: 174410(1-5)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.88.174410

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetization steps in Yb2Pt2Pb with the Shastry-Sutherland lattice2013

    • Author(s)
      Y. Shimura, T. Sakakibara, K. Iwakawa, Y. Onuki, K. Sugiyama
    • Journal Title

      J. Korean Phys. Soc.

      Volume: 63 Pages: 551-554

    • DOI

      10.3938/jkps.63.551

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Singlet-triplet crossover in the two-dimensional dimer spin system YbAl3C32013

    • Author(s)
      S. Kittaka, T. Sugiyama, Y. Shimura, T. Sakakibara, S. Matsuda, and Akira Ochiai
    • Journal Title

      J. Korean Phys. Soc.

      Volume: 62 Pages: 2088-2092

    • DOI

      10.3938/jkps.62.2088

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Superconducting and Antiferroquadrupolar Transitions in Isoelectronic Caged Compounds PrT2Zn20(T=Co, Rh, and Ir)

    • Author(s)
      T. Onimaru, K. Matsumoto, N. Nagasawa, K. Wakiya, Y. Obayashi, Y. Shimada, Y. Inoue, K. Umeo, S. Kittaka, T. Sakakibara, Y. Karaki, K. Minoru, Y. Matsushita, T. Takabatake
    • Organizer
      The International conference on Strongly Correlated Electron Systems(SCES2013)
    • Place of Presentation
      The University of Tokyo(東京都)
  • [Presentation] Magnetization and Specific Heat of the Cage Compound PrV2Al20

    • Author(s)
      K. Araki, Y. Shimura, N. Kase, T. Sakakibara, A. Sakai, S. Nakatsuji
    • Organizer
      The International conference on Strongly Correlated Electron Systems(SCES2013)
    • Place of Presentation
      The University of Tokyo(東京都)
  • [Presentation] Magnetization Study of the Quantum Critical Behavior of the One Dimensional Spin-1/2 Heisenberg Antiferromagnet CuPzN

    • Author(s)
      Y. Kono, T. Sakakibara, C. Aoyama, M. Turnbull, C. Landee, Y. Takano
    • Organizer
      The International conference on Strongly Correlated Electron Systems(SCES2013)
    • Place of Presentation
      The University of Tokyo(東京都)
  • [Presentation] Low temperature Magnetic Properties of Frustrated Quantum Spin Chain System Rb2Cu2Mo3O12

    • Author(s)
      Y. Yasui, R. Okazaki, I. Terasaki, M. Hase, M. Hagihara, T. Masuda, T. Sakakibara
    • Organizer
      The International conference on Strongly Correlated Electron Systems(SCES2013)
    • Place of Presentation
      The University of Tokyo(東京都)
  • [Presentation] Low-Temperature Magnetization of Yb2Pt2Pb with the Shastry-Sutherland Lattice

    • Author(s)
      Y. Shimura, T. Sakakibara, K. Iwakawa, K. Sugiyama, Y. Onuki
    • Organizer
      The International conference on Strongly Correlated Electron Systems(SCES2013)
    • Place of Presentation
      The University of Tokyo(東京都)
  • [Presentation] 磁場方向を精密制御した極低温磁化測定装置の開発

    • Author(s)
      笠原聡,橘高俊一郎,三田村裕幸,榊原俊郎
    • Organizer
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学(徳島県)
  • [Presentation] カゴ状化合物PrV2Al20の極低温磁化と反強四極子秩序

    • Author(s)
      荒木幸治,志村恭通,加瀬直樹,榊原俊郎,酒井明人,中辻知
    • Organizer
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学(徳島県)
  • [Presentation] S=1/2擬一次元鎖ハイゼンベルク反強磁性体CuPzNの量子臨界性

    • Author(s)
      河野洋平,榊原俊郎,C. P. Aoyama,M. M. Turnbull,C. P. Landee,Y. Takan
    • Organizer
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学(徳島県)
  • [Presentation] 4倍周期磁気構造を持つ新規一次元磁性体の低温物性

    • Author(s)
      山口博則,小野俊雄,木田孝則,萩原政幸,大久保毅,松尾晶,金道浩一,荒木幸治,橘高俊一郎,榊原俊郎,細越裕子
    • Organizer
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学(徳島県)
  • [Presentation] CuO2リボン鎖を持つA2Cu2Mo3O12 (A=Rb, Cs)の2K以下における磁気相図

    • Author(s)
      藤村明央,安井幸夫,岡村卓真,寺崎一郎,井口敏,佐々木孝彦,長谷正司,萩原雅人,益田隆嗣,榊原俊郎
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
  • [Presentation] 新規一次元鎖有機反強磁性体α-2-Cl-4-F-Vの極低温磁化測定

    • Author(s)
      河野洋平,榊原俊郎,山口博則,濱田領平,細越裕子
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
  • [Presentation] 強磁性相互作用を含む梯子格子磁性体における新奇量子相

    • Author(s)
      宮外浩嗣,山口博則,小野俊雄,下川統久朗,吉田誠,瀧川仁,河野洋平,橘高俊一郎,榊原俊郎,奥西巧一,大久保毅,川上貴資,細越裕子
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
  • [Presentation] 三角格子反強磁性体Ba3MTa2O9 (M=Ni & Co)の磁気相図

    • Author(s)
      小野俊雄,富永紘基,山口博則,河野洋平,橘高俊一郎,榊原俊郎,細越裕子
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
  • [Presentation] 量子スピンアイス系Yb2Ti2O7の新奇な強磁性転移と磁気相図

    • Author(s)
      濱地紀彰,安井幸夫,橘高俊一郎,榊原俊郎,小野田繁樹
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
  • [Presentation] 超伝導体Sr2RuO4の磁場方向を精密制御した低温磁化測定

    • Author(s)
      笠原聡,橘高俊一郎,榊原俊郎,柴田大輔,米澤進吾,前野悦輝,天谷健一,町田一成
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
  • [Presentation] フェルダジルラジカルを用いた金属錯体によるハニカム格子の形成

    • Author(s)
      新福泰弘,山口博則,小野俊雄,下川統久朗,河野洋平,橘高俊一郎,榊原俊郎,細越裕子
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県)

URL: 

Published: 2015-05-28  

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