2013 Fiscal Year Research-status Report
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25620071
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
吉井 賢資 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 (90354985)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
米田 安宏 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 (30343924)
松村 大樹 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, 研究副主幹 (30425566)
小林 達生 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (80205468)
福田 竜生 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, 研究副主幹 (80354984)
齋藤 寛之 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, 研究副主幹 (20373243)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 電子強誘電体 / 超伝導 / 三角格子 / Resonating Valence Bond / 量子揺らぎ |
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| Research Abstract |
代表者らが発見した電子強誘電体RFe2O4（R：希土類）について、超伝導相の探索を目的として研究を行った。まず、高圧下での電気抵抗測定により超伝導状態を観測するため、良質な単結晶の作成を行った。連携の池田の協力により、YFe2O4の良質単結晶を育成した。この物質は安価な希土類Yを含んでおり、応用的にも興味深い。来年度、この結晶の高圧下抵抗測定尾を行う。さらに、超伝導に有利と考えられる、三角格子上の量子揺らぎを増強する目的で、Feイオンをスピンの小さいCoイオンに置き換える高温高圧合成実験を行った。放射光を用いた合成時のその場観察から、摂氏1000度10GPa程度の高温高圧下において、原材料と異なるX線回折パターンが得られた。しかし、解析を行ったところ、この変化は原材料であるLu2O4の高圧相が生成したことによることが分かった。本合成実験については、反応条件や原材料を変えて探索を継続する。
超伝導相を発見する目的からは間接的となるが、YbFe2O4において、磁気転移温度250K近辺における微小電流印加により、150-200K以下の温度領域において、磁化の減少と抗磁力の増加が起こることを見出した。これは、複数の磁気秩序相が縮退しており、小さい摂動で特定の相が優勢となることを示す（論文投稿中）。この現象は、上記の量子揺らぎの存在を強く示唆する結果であると共に、超伝導相の探索研究を推進する。
なお、鉄系における新物質探索も行い、2011年に発見された新規強磁性体BaFeO3の磁気熱量効果を見出し、来年度メキシコにて招待講演を行うことが決定した。
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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
超伝導相は見出されていないが、その探索研究に必要な良質単結晶を作製できたこと、また、超伝導に有利となる量子揺らぎの存在可能性を電流印加下の磁化測定で得られたことは、本研究を進める上で根拠となりうる結果である。また、後者の結果のように、当初からは予想できなかった結果が得られつつあることは、挑戦的萌芽研究の趣旨としては相応しいと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度得られたYFe2O4単結晶につき、高圧プレス装置により異方的な高圧を印加し、室温近傍での電気抵抗測定を行う。本系の半導体的温度依存性が金属的な挙動に変化すれば、低温用の高圧下電気抵抗測定装置を用いた測定を行い、低温領域に異常がないかどうかを観測する。また、量子揺らぎを増強するため、Feサイトのスピン値を減少させる目的で、CoやMnなどの他のイオンを置換することを試みる。さらに、電流印加での磁性の変化は新規現象であるので、他物質での測定を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
高圧下での合成実験に必要な坩堝やプレス用アンビルなどの高価な消耗品が、現状に保有するもので賄えた。
次年度は、上記消耗品のストックが無くなると思われるため、差額を坩堝やプレス用アンビル等の購入に用いる。
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