2014 Fiscal Year Research-status Report
高対称カゴ状結晶構造に起因する複合量子自由度の超音波物性研究
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26400342
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
柳澤 達也 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10456353)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 超音波 / 弾性定数 / カゴ状化合物 / アクチノイド / 国際情報交換 / アメリカ：ドイツ：チェコ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カリフォルニア大学サンディエゴ校のMapleグループで超音波測定用の比較的大きな試料長を持ったSmOs4Sb12, LaBe13, UBe13の単結晶試料の作成に成功し，基礎物性等を測定した．
北海道大学で育成したSmBe13単結晶試料の弾性定数C11,C44の超音波測定を，ドレスデン強磁場研究所において17.5 Tまでの静磁場と60 Tまでのパルス磁場中で行ない，高磁場領域までの相図の検証を行なった．本系は零磁場でTN = 8.3 Kで磁気相転移を示すが，H || [001]方向の17.5 Tまでの静磁場印加で転移温度が6.2 Kまで減少することが明らかになった．また，パルス強磁場を用いた弾性定数C11の測定では，磁気秩序相から常磁性相への転移に対応すると考えられる弾性異常が1.5 Kで40 T，4.2 Kで30 T付近に観測された．
Uを内包するカゴ状結晶構造を持つクラスレート化合物U3Pd20Si6の磁場中超音波測定を，T > 1.5 K, H < 17 Tまでの領域で行った．本研究では，試料表面を研磨し，これまでとは異なる位相直交法(constant-f)による超音波測定を行った結果，弾性定数と超音波吸収係数に現れる異常を基に，本物質の磁場－温度相図を高磁場領域まで拡張することに成功した．本研究によって，8cサイトの反強磁性転移点TN直下において「Γ5対称性の歪み場に対して，周波数依存生を伴った超音波の吸収・散乱が生じ測定が困難になる領域」が存在し，その領域が磁場の印可に伴い拡大し，過去の報告にある低温・高磁場領域のスピンフロップ相に繋がることが明らかとなった．大きな弾性異常とスピンフロップ状態の複雑な磁気構造からは高次多極子の動的な寄与が示唆される． 一方で，同系物質で観測されているラットリングによる超音波分散は，本系の強磁場領域においても明確には観測されていない．
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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
本年度研究実施計画はほぼ完遂した．
次年度以降に計画しているパルス強磁場実験，静水圧実験の予備実験も本年度中に概ね成功し，準備が整っている．
U3Pd20Si6の強磁場弾性応答の成果は，フランス・グルノーブルで開催された強相関電子系国際会議(SCES 2014)に於いて口頭講演に選出され，学会プロシーディングスとしてJ. Phys. Conf. Ser.誌から論文が出版された．
カリフォルニア大学サンディエゴ校における物質探索の過程で，カゴ状結晶構造を持つ新物質PrNi2Cd20の単結晶試料作成に成功し，試料評価，成型を終え，ドイツに移送し，極低温ならびに強磁場下超音波測定の準備が整っている．基礎物性測定の結果は，Phys. Rev. B誌から出版された．
同軸ケーブルを内蔵した圧力セルの圧力校正ならびにそれらを用いたSmOs4Sb12の静水圧下弾性定数測定の予備実験に成功した．
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| Strategy for Future Research Activity |
ドレスデン強磁場研究所において，希釈冷凍機を用いて充填スクッテルダイトPrOs4Sb12の弾性定数C44測定を20 mKまで行なう．これまでの予備実験では，重い電子超伝導転移点(Tc ~ 1.85 K)以下のT < 500 mKの極低温領域で弾性定数C11のソフト化を発見している．本研究では対称性の異なる弾性モードC44の温度変化を測定し，低温ソフト化の起源を調べる．
SmOs4Sb12の横波弾性定数C44のパルス磁場下超音波測定を行う．本系の結晶場基底状態はΓ5二重項と，Γ67四重項の２つの可能性が提案されているため，強磁場領域における四極子感受率による解析からその論争に決着をつける．一方，次年度に予定している極細セミリジッド同軸線を２本導入したハイブリッドピストンシリンダーセルを用いた静水圧力下超音波実験については，SmOs4Sb12単結晶を用いた予備実験に成功している．今度は静水圧力下P ≦ 1.2 GPa，測定周波数f ≦ 250 MHzにおける超音波測定に挑戦する．
カリフォルニア大で単結晶育成に成功した新物質PrNi2Cd20の弾性定数の測定を行う．本系はカゴ状結晶構造を持ち，1-2-20系と言われる同系物質では極低温における四極子秩序や四極子近藤効果ならびに，それらと競合する超伝導が発見されている．ドレスデン強磁場研究所において希釈冷凍機を用いた超音波測定を行う．また，ドイツでのマシンタイムの制約があった場合は，東北大金属材料研究所との共同研究により，国内の強磁場施設を用いて実験を遂行する予定である．
北海道大学において自作した２台目の超音波測定装置とヘリウム３冷凍機を始動し，LaBe13, UBe13の弾性定数C11の測定を行う．
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[Presentation] Elastic Response of URu2Si2 under High Magnetic Fields2015
Author(s)
Tatsuya Yanagisawa, Shota Mombetsu, Hiroyuki Hidaka, Hiroshi Amitsuka, Mitsuhiro Akatsu, S. Yasin, S. Zherlitsyn, J. Wosnitza, K. Huang, M. Janoschek, and M. B. Maple
Organizer
79th Annual Meeting of the DPG and DPG Spring Meeting
Place of Presentation
ベルリン工科大学（ドイツ）
Year and Date
2015-03-18
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