2014 Fiscal Year Annual Research Report
イッテルビウム合金準結晶を用いた準周期価数揺動系の低温状態の研究
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24540386
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
綿貫 徹 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (30343932)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 金属 / 準結晶 / 価数揺動 / 量子臨界現象 / Ｘ線吸収分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Yb系価数揺動準結晶の低温状態の研究を行った。価数揺動準結晶を世界で初めて発見し、Yb-Au-Al価数揺動準結晶が低温で非フェルミ液体的ふるまいという特異な性質を示すことを明らかにした。この特異な性質が、価数揺らぎの関与する量子臨界現象によるものであることを結論付けた。Ybは一様価数ではなく、２つの異なる価数のYbサイトが存在することも示した。大型放射光施設SPring-8でYb価数の温度および磁場、圧力依存性を決定することにより、以上の結論を得た。
まず、Yb-Au-Al準結晶のYbが価数揺動状態であることを見出した。Yb-L3吸収端近傍のＸ線吸収分光実験によりYb価数が2.61+であり、２価と３価の間の価数揺動状態のYbが準周期配列した系が実現していることを明らかにした。我々は、Yb系準結晶を加圧することで、準結晶の価数揺動状態を実現させてきたが、常圧で価数揺動状態をとる準結晶を世界で初めて発見した。低温で非フェルミ液体的ふるまいという特異な性質を示すことも明らかにした。
次に、非フェルミ液体的ふるまいという量子臨界現象が、Ybの価数揺らぎに起因することを示した。低温磁場下でYb価数の精密評価を行い、価数揺らぎの理論で予想された異常を検出した。通常、磁場印加により磁性を持つ３価成分が増加するが、逆行する振舞いがゼロ磁場近傍で現れ、この異常は昇温とともに消失した。これらの振舞いは価数揺らぎの理論と合致するものである。
更に、Yb-Au-Al準結晶のYbサイトの約3割が2価に近い状態であり、量子臨界現象に関与しない成分であることを示した。対応する周期系であるYb-Au-Al近似結晶は一様価数の価数揺動系であるが、同じ特性温度を持つYbの密度が準結晶の方が約3割少ないことを明らかにした。価数の温度依存性および熱膨張測定から特性温度およびそれに関わるYbの数密度を割出し結論付けた。
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