2013 Fiscal Year Annual Research Report
金属のナノサイズ化により出現する強相関現象の実験的探究
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25287076
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
河江 達也 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30253503)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
稲垣 祐次 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10335458)
辻井 宏之 金沢大学, 学校教育系, 准教授 (10392036)
田中 彰則 有明工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (80274512)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノワイヤ / 強相関現象 / 強磁性 / 近藤効果 / 超伝導 / ブレークジャンクション |
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| Research Abstract |
極低温度域において試料サイズをバルクからナノサイズまで精密に制御できるブレークジャンクション技術(MCBJ)と磁気抵抗測定を組み合わせることで、非磁性金属をナノサイズ化した際により出現する強相関現象の研究を行い以下の成果を得た。
我々はこれまでに非磁性金属PdワイヤをMCBJ法を用いてナノサイズ化することにより、約30nm以下のワイヤ径で常磁性から強磁性転移に転移することを磁気抵抗測定から見出していた。この一般性を探るため、常磁性金属Agに注目しMCBJ法と磁気抵抗測定を組み合わせその物性を探った。その結果AgでもPd同様、磁気抵抗効果・ヒステレシスがはっきり見られ、Agでも強磁性出現を強く示唆する結果を得た。
Sn微粒子実験で強磁性と超伝導の共存が報告され(PRB 77, 094508 (2008))、Snもナノサイズ化による強磁性出現が期待される。そこで極低温MCBJ実験を利用して超伝導金属の試料サイズを変えながら実験を行い、強磁性と超伝導状態の共存・競合効果について調べた。これまでの実験より、Snについては先行研究で報告されるような超伝導状態と磁性が共存・競合するような振る舞いは見られなかった。そこでd軌道が完全に埋まっていないバナジウムに注目し研究を行った。その結果、ワイヤ径が細くなると、ジョセフソン電流が急激に減少する、超伝導ギャップ内のアンドレーエフ散乱がはっきり見えない、微分伝道度に近藤効果を示唆するゼロ電圧異常が見られるなどが見られた。これら現象はバナジウムのナノサイズ化による磁気モーメントの誘起を反映する結果と考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ブレークジャンクション技術(MCBJ)を用いてAgワイヤをバルクからナノサイズまで連続的に変化させて実験したところ、Pd同様、磁気抵抗効果・ヒステレシスがはっきり見られ、Agでも強磁性出現を強く示唆する結果を得た。また超伝導金属をナノサイズ化して磁性と超伝導状態の共存・競合効果について調べたところ、Snについては超伝導状態と磁性が共存・競合するような振る舞いは見られなかった。しかしd軌道が完全に埋まっていないバナジウムでは、ワイヤ径が細くなると、ジョセフソン電流が急激に減少する、アンドレーエフ散乱がはっきり見えない、微分伝道度に近藤効果を示唆するゼロ電圧異常が見られるなどが見られた。これら現象はバナジウムのナノサイズ化による磁気モーメントの誘起を反映する結果と考えられる。
以上の結果より、研究の目的達成に関してほぼ順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで行ってきた実験をさらに他の金属に行うことでナノサイズ化による常磁性ー強磁性の一般性を探る。具体的には、Cu, Au, Ptなどの貴金属に注目して実験を行う。
超伝導状態と磁性の共存・競合効果について、さらに深く探るため転移温度が高いNb、d軌道がすべて占有されたPb, Inなどについて実験を行う。この系でジョセフソン電流のサイズ依存、アンドレエフ反射の出現電圧などを追跡することで、超伝導金属をナノサイズ化によることによる磁性発現の有無、d軌道電子の影響を解明する。
MCBJ法で作成したナノサイズ電極に水素を架橋することで、単分子デバイスを作成しその物性を探る。
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Research Products
(14 results)
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[Journal Article] Long-range antiferromagnetic order in the frustrated XY pyrochlore antiferromagnet Er2Ge2O72014
Author(s)
X. Li, W. M. Li, K. Matsubayashi, Y. Sato, C. Q. Jin, Y. Uwatoko, T. Kawae, A. M. Hallas, C. R. Wiebe, A. M. Arevalo-Lopez, J. P. Attfield, J. S. Gardner, R. S. Freitas, H. D. Zhou, and J.-G. Cheng
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Journal Title
Physical Review
Volume: B 89
Pages: 064409
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 金ナノロッドの磁性2013
Author(s)
稲垣祐次，坂井奈津子，米村弘明，河江達也，山田淳
Organizer
日本物理学会秋の分科会
Place of Presentation
徳島大学
Year and Date
20130925-20130925
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