2015 Fiscal Year Research-status Report
非クラマース二重項結晶場基底状態をもつPr系化合物の量子多電子状態の微視的研究
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26400359
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
藤 秀樹 神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60295467)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小手川 恒 神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (30372684)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 非クラマース結晶場 / 核磁気共鳴 / 核四重極共鳴 / 四極子自由度 / 多極子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
非クラマース2重項基底状態をもつ物質の多極子自由度が低エネルギー励起に与える影響を調べるために、PrNb2Al20と関連物質について193Nb、27Al核四重極共鳴実験(NQR)および核磁気共鳴測定(NMR)を行った。磁化率の測定から、ガンマ3非クラマース2重項が結晶場基底状態であることを明らかにし、193Nb-NQR緩和率の測定からはPrの増強核磁性による揺らぎを検出し、非磁性結晶場基底状態であることを確認した。また100mKまで磁気秩序がないことを明らかにした。一方、スピンスピン緩和率1/T2の温度依存性の測定から、1ケルビン以下で温度を下げるとともに1/T2が発散的振る舞いを示す事を明らかにした。これは、四極子による揺らぎかあるいは四極子グラス状態にあることを意味する。
さらに、単結晶試料を用いた角度回転NMRをおこない、単結晶試料のNb, Al－NMR信号検出に成功し、Nbサイト、Al48f、Al96gサイトのNMR信号を同定分離し、各サイトでの四重極パラメータを決定することに成功した。核磁気緩和率は温度範囲で100 mK－200 K, 19テスラまでの温度・磁場依存性に関する実験を行った。その結果、Nb緩和率は磁場に全く依存せず、高温から低温まで1/T1が温度の2/3乗に従うことを明らかにした。この振る舞いは、PrNb2Al20に特異な低エネルギー励起が存在することを意味し、この系で報告されている非フェルミ流体状態の起源であると考えられる。
また、比較物質として、PrTa2Al20 や磁気的結晶場基底状態を持つSmTa2Al20のAl-NMR実験を行った。前者では2K 以下の低温で四極子転移にともなう核磁気緩和率の変化を検出することに成功し、一方で後者のSmTa2Al20では、2K 付近で磁気秩序によるNQRスペクトル線幅の急激な増大を見いだした
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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
単結晶試料のNbサイト、Al-48f, 96g, 16cサイトNMRスペクトルの帰属の決定に成功し,
論文にまとめているところである。これにより各サイトでのナイトシフトや核磁気緩和率をそれぞれ測定できるようになった。Pr4f電子の示す多極子は配位子との局所対称性の違いにより結合がかわるため、サイトごとの測定から多極子に関する情報を得ることが出来ると考えている。現在までに単結晶を粉末化した試料のNb、AlーNMR緩和率の温度磁場依存性の測定に成功しており、現在は、単結晶試料を用いて48fサイトの緩和率、96gサイトの緩和率、Nbサイト緩和率の測定を行っているところである。また、PrTa2Al20やSmTa2Al20の実験も進んでおり,期間内に非クラマース結晶場基底状態を持つ物質の性質を明らかに出来ると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
PrNb2Al20については、単結晶試料によるスペクトルの帰属の決定が終わっているため、それぞれのサイトでの核磁気緩和率測定と核スピンスピン緩和率測定を行い、多極子が関与する低エネルギー励起についてサイト依存性を明らかにし、論文にまとめる。
PrTa2Al20については多結晶試料でのスペクトルおよび核磁気緩和率の測定は終了してるので、単結晶を用い、PrNb2Al20の結果を参考にでスペクトルの帰属を決定し、低温での四極子秩序について明らかにする。
SmTa2Al20については、多結晶試料のNQRにより磁気秩序の秩序変数について明らかにするとともに、緩和率測定から低エネルギー励起についてしらべ、Pr系との違いを明らかにする。
本研究において、特に、研究を推進する上で問題となるようなことはない。
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[Presentation] 単結晶PrT2Al20のNMR測定2016
Author(s)
久保徹郎, 三宅遼磨, 松野治貴, 小手川恒, 藤秀樹, 播磨尚朝, 東中隆二, 中間章浩, 青木勇二, 佐藤英行, 井原慶彦, 後藤貴行, 佐々木孝彦
Organizer
日本物理学会第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学(仙台）
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] 強磁性超伝導体UGe2の73Ge-NQR/NMRによる磁気ゆらぎの研究2016
Author(s)
野間雄一朗, 久保徹郎, 小手川恒, 藤秀樹, 芳賀芳範, 山本悦嗣, 大貫惇睦, 伊藤公平, E.E.Haller, 仲村愛, 本間佳哉, 本多史憲, 青木大
Organizer
日本物理学会第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学(仙台）
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] UCoAlの圧力下のメタ磁性転移に対するNMRによる研究2016
Author(s)
小手川恒, 福本健太, 明比亮介, 藤秀樹, 松田達磨, 山本悦嗣, 芳賀芳範, Zachary Fisk, 大貫惇睦, 青木大, Jacques Flouquet
Organizer
日本物理学会第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学(仙台）
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] High field 93Nb-NMR studies of the Γ3 CEF doublet ground state system PrNb2Al202015
Author(s)
Tetsuro Kubo, Hisashi Kotegawa, Hideki Tou, Ryuji Higashinaka, Akihiro Nakama, Yuji Aoki, Hideyuki Sato, Yoshihiko Ihara, Takayuki Goto, Takahiko Sasaki
Organizer
TMU International Symposium on “ New Quantum Phases Emerging from Novel Crystal Structure”
Place of Presentation
Minami-Osawa Campus, Tokyo Metropolitan University, Tokyo, Japan
Year and Date
2015-09-24 – 2015-09-25
Int'l Joint Research
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[Presentation] 超伝導体La(O.F)BiS2の高圧下におけるホール効果と熱膨張測定2015
Author(s)
秋田星二, 北川俊作, 小手川恒, 藤秀樹, 井澤宏輝, 水口佳一, 三浦大介, 浅野卓也, 東中隆二, 松田達磨, 青木勇二, 田中将嗣, 高野義彦, 長尾雅則
Organizer
日本物理学会「秋季大会」 (2015)
Place of Presentation
関西大学(吹田市）
Year and Date
2015-09-16 – 2015-09-19
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[Presentation] 強磁性超伝導体UGe2の73Ge-NMRによる磁気ゆらぎの研究2015
Author(s)
野間雄一朗, 久保徹郎, 小手川恒, 藤秀樹, 芳賀芳範, 山本悦嗣, 大貫惇睦, 伊藤公平, E.E.Haller, 仲村愛, 本間佳哉, 本多史憲, 青木大
Organizer
日本物理学会「秋季大会」 (2015)
Place of Presentation
関西大学(吹田市）
Year and Date
2015-09-16 – 2015-09-19
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