2014 Fiscal Year Annual Research Report
極限条件下の角度制御核磁気共鳴測定による量子相転移の研究
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25287083
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
瀧川 仁 東京大学, 物性研究所, 教授 (10179575)
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2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 核磁気共鳴 / 量子相転移 / 極限条件 / 重い電子系 / 量子スピン系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非磁性結晶場基底状態を持つPrTi2Al20に対して、Al核の核磁気共鳴測定を行った。この物質は約２Kで４極子秩序を示し、さらに低温で超伝導に転移する。圧力印可によって４極子秩序が消失する圧力領域で超伝導転移が上昇することから、４極子の揺らぎが超伝導の機構に関与している可能性が指摘されている。本年度は１K以上の温度域でAlサイトの角度分解NMR測定を行い、Pr-4f電子の磁気双極子とAl原子核の間の超微細相互作用テンソルを決定し、それを用いて４極子秩序状態におけるNMR共鳴線の分裂の角度依存性から秩序パラメータを同定した。その結果、Pr-4f電子の電荷分布が[001]方向に伸びたz＾2型の秩序変数の強的秩序が実現していることを微視的に検証することができた。また核磁気緩和率が４極子転移温度において大きなピークを示すことが見出された。その異方性から核磁気緩和の原因となる４極子あるいは8極子のゆらぎを同定すべく、現在結果を解析中である。
フラストレートしたスピン系のいくつかの物質例について、単結晶を用いた角度分解NMR測定を行い、磁気秩序状態やダイナミクスを明らかにした。歪んだカゴメ格子上の量子スピン系ボルボサイトの純良単結晶の高磁場磁化測定によって非常に広い磁場範囲で1/3磁化プラトーが見出され、NMR測定によって磁気構造を決定した。また1/3プラトーより低磁場領域に新しい磁気相が同定され、スピン・ネマティック相（液晶様状態）との類似性が検討された。スピン・ネマティック相を実現する有力な候補物質として、最近接強磁性、次近接反強磁性相互作用を持つ擬1次元化合物NaCuMoO4(OH)、およびフラストレートした正方格子化合物RbMoOPO4Clについて単結晶試料を用いたNMR測定を開始した。
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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
非磁性結晶場基底状態を持つPr化合物PrTi2Al20の研究に関しては、純良単結晶資料を用いた精密なNMR測定により、アルミサイトの超微細相互作用を完全に決定することができ、それに基づいて4極子秩序構造の決定や揺らぎの検証など、最初の予想を超えた成果を得ることができた。またフラストレートしたスピン系の研究においても、当初予定していなかった新しい物質の単結晶試料を用いて、興味ある結果が得られている。一方で、量子臨界挙動を示す重い電子系化合物YbAlB4については、試料が小さいことと、低磁場ではNMR信号強度が十分でないこと、などの原因によって測定に長時間を要し、当初の計画よりやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
大きく「f電子系における多極子秩序と揺らぎ」と「フラストレートしたスピン系における新規な量子状態」という2つの研究テーマに沿って研究を展開する。前者に関しては、PrTi2Al20、およびPrV2Al20について1K以下の極低温と高圧下におけるNMR測定、YbAlB4の10mK以下の超低温と高圧下における測定を中心に進める。後者に関しては平成26年度に開始した新規化合物のNMR測定を、高磁場、極低温、高圧の領域を広げて、さらに推進する。
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| Causes of Carryover |
当初は試料の温度制御を行う装置の中で、老朽化した部品等を交換する予定であったが、実験時間が予想より長くなり部品交換のために装置を停止することができなかったので、翌年度に持越しとなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
試料の温度制御を行うヘリウム・ガスハンドリングの圧力制御バルブ、NMRプローブに装着する極低温温度センサーなどを購入する。
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[Journal Article] Field-induced incommensurate phase in the strong-rung spin ladder with ferromagnetic legs2014
Author(s)
H. Yamaguchi, H. Miyagai, M. Yoshida, M. Takigawa, K. Iwase, T. Ono, N. Kase, K. Araki, S. Kittaka, T. Sakakibara, T. Shimokawa, T. Okubo, K. Okunishi, A. Matsuo, and Y. Hosokoshi
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 89
Pages: 220402(R)-1-4
DOI
Peer Reviewed
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