2015 Fiscal Year Annual Research Report
超音波を用いた新規バイブロニック状態の磁場印可によるカイラル対称性破れの研究
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26287083
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
鈴木 孝至 広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (00192617)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 文彦 久留米工業大学, 工学部, 教授 (40231477)
鬼丸 孝博 広島大学, 先端物質科学研究科, 准教授 (50444708)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 超音波分光 / バイブロニック / カイラル / 多極子 / 巨大振幅原子振動 / 強磁場 / 極低温 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究計画調書で計画した27年度実施予定のドイツ国立ドレスデン強磁場研究所との共同研究は1年度前倒しして26年度に実施できた。このパルス超強磁場中弾性率測定実験により、新たな磁場誘起相を発見するとともに回転異方性の兆候もつかんだ。しかし、パルス強磁場では観測される現象が短時間にしか検出できないため、計画調書には記していない新たな展開として定常超強磁場中の弾性率測定が必要になった。以上のことについては、昨年度の研究実績報告書で報告したとおりである。幸いなことに、東北大学金属材料研究所で開発中であった、ハイブリッド磁石と希釈冷凍機を併用する弾性率測定システムが完成したので、27年度に共同利用を申し込んだところマシンタイムを確保することが出来た。本装置を使用し、PrRh2Zn20の弾性率(C11-C12)/2における回転不変性配置における定常強磁場実験を、磁場28Tまで、温度は希釈冷凍機温度から4,2Kまでの範囲で実施した。その結果、磁場誘起相の相境界において我々の予想と合致する新規バイブロニック状態の出現を示唆すると考えられる異常を検出した。信頼性を上げるため、C44における回転不変性配置および異方性配置での定常超強磁場実験、およびPrIr2Zn20に対する同様の実験を28年度予定している。PrRh2Zn20およびPrIr2Zn20に関する研究以外に，クラスレート化合物Cu12Sb4S13については，当該物質の金属絶縁体相転移に不連続で巨大な弾性ソフト化が伴うことを初めて見出した。これ以外にも，Yb化合物，Ho化合物について研究を行い，7編の論文を出版し，国際会議では6件，国内会議では10件の研究発表を行った。共同研究者による研究成果は，本報告書に添付の論文リストおよび学会発表リストを参照されたい。
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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
先述の「研究実績の概要」で述べたとおり，バルス強磁場を用いた弾性率測定実験は1年前倒しで実施できており，この結果から当初の計画には無い新たな進展として，東北大学金属材料研究所との共同研究に発展し，ハイブリッド磁石と希釈冷凍機を組み合わせた定常超強磁場中弾性率測定実験を実施するに至っている。この共同研究結果は，これまでとらえられたことが無い，新規のバイブロニック状態発見の端緒になると共同研究者一同で期待している。以上の観点では，当初計画を遙かに超えて進展していると言える。この研究は，新しい量子状態を提案できる可能性があるため28年度も，先述の通り更に詳細に実施する。このため，当初計画にあるPrRh2Zn20およびPrIr2Zn20以外の同系物質に関する研究を一部控える必要が出るかも知れない。極めて重要な研究を優先する考え方からは，致し方の無い決断と了解頂きたい。この点を踏まえて，区分を，「おおむね順調に進展している。」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
「現在までの進捗状況」で述べたとおり，当初計画を遙かに超えて進展している研究を優先的に推進する。
すなわち，PrRh2Zn20およびPrIr2Zn20における弾性率(C11-C12)/2およびC44に対して，定常強磁場・極低温において回転不変性効果および異方性効果を測定する。具体的には次のように行う。(C11-C12)/2では，超音波の進行方向kをk // [110]，変位方向uをu // [-110]にとったとき，磁場Hをそれぞれ[110]および[-110]に印可して測定する。この配置を，「回転不変性効果」の配置と呼ぶ。試料は立方晶対称性を持つから，外場が無い場合x, y, z軸は結晶学的に等価である。従って，[110]および[-110]軸も外場が無い場合は結晶学的に等価の軸である。C44を測定する場合は，k // [100]，u // [010]として，磁場はそれぞれ結晶学的に等価な[100]，[010]および[001]に印可して測定する。磁場が[100]と[010]に平行な場合は「回転不変性効果」の配置とよび，磁場が[001]に平行な場合は「異方性効果」の配置と呼ぶ。H // [001]の場合，xy面内を進行する横波から見た場合，z軸のみが特殊な方向となり結晶が立方晶から正方晶となったように見えることから，異方的な効果が測定されることは容易に理解できる。なお，(C11-C12)/2では，「異方性効果」の配置は存在しない。
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| Causes of Carryover |
最終的な残金が比較的少額となったため、次年度予算と合わせて、より有効に活用するのが得策と判断した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本研究計画を円滑に進めていく上で有効な物品の購入に充てることとなる。
なお、残金は少額であるため、次年度の研究計画に有意な影響を与えるものでは無い。
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Research Products
(57 results)
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[Journal Article] Exotic Ground State and Elastic Softening under Pulsed Magnetic Fields in PrTr2Zn20 (Tr = Rh, Ir)2016
Author(s)
I. Ishii, H. Goto, S. Kamikawa, S. Yasin, S. Zherlitsyn, J. Wosnitza, T. Onimaru, K. T. Matsumoto, T. Takabatake, and T. Suzuki
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Journal Title
J. Phys. Soc. Jpn.
Volume: 85
Pages: 043601(4)
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Elastic softening in HoFe2Al102015
Author(s)
S. Kamikawa, I. Ishii, Y. Noguchi, H. Goto, T. K. Fujita, F. Nakagawa, H. Tanida, M. Sera, and T. Suzuki
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Journal Title
Physics Procedia
Volume: 75
Pages: 187-191
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Ultrasonic study on the chiral rare-earth compound YbNi3Al92016
Author(s)
X. Xi, I. Ishii, Y. Matsumoto, H. Goto, K. Takezawa, S. Kamikawa, H. Ninomiya, Y. Matsumoto, S. Ohara, and T. Suzuki
Organizer
Core-to-Core International Meeting χMag2016 Symposium
Place of Presentation
Hiroshima, Japan
Year and Date
2016-02-21 – 2016-02-24
Int'l Joint Research
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[Presentation] 非弾性X線散乱によるPrT2Zn20 (T=Rh, Ir)のフォノン分散測定2015
Author(s)
脇舎和平, 鬼丸孝博, 筒井智嗣, 松本圭介, 長澤直裕, 上西和登, 山口智弘, 山根悠, 高畠敏郎, Alfred Q. R. Baron, 長谷川巧, 荻田典男, 宇田川眞行
Organizer
日本物理学会 2015年秋季大会
Place of Presentation
関西大学 千里山キャンパス
Year and Date
2015-09-16 – 2015-09-19
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[Presentation] Elastic softening in HoFe2Al102015
Author(s)
S. Kamikawa, I. Ishii, Y. Noguchi, H. Goto, T.K. Fujita, F. Nakagawa, H. Tanida, M. Sera, and T. Suzuki
Organizer
20th International Conference on Magnetism
Place of Presentation
Barcelona, Spain
Year and Date
2015-07-05 – 2015-07-10
Int'l Joint Research
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[Presentation] Muon Spin Relaxation studies of Mott Transition Systems: RNiO3, (Ca,Sr)2RuO4 and (Sr,La)2IrO42015
Author(s)
B.Frandsen, L. Liu, S. Cheung, Y. Uemura, T.Munsie, M.Wilson, A. Hallas, G. Luke, B. Chen, C. Jin, C. Ding, F. Ning, J.Alonso, J.Ravichandran, P.Kim, C. Serrao, R.Ramesh, F. Nakamura, Y. Maeno
Organizer
20th International Conference on Magnetism
Place of Presentation
Barcelona/Spain
Year and Date
2015-07-05 – 2015-07-10
Int'l Joint Research
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