2015 Fiscal Year Annual Research Report
超音波によるマルチバンド超伝導体の電気四極子効果の解明
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26800184
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
赤津 光洋 新潟大学, 自然科学系, 助教 (10431876)
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2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | マルチバンド超伝導 / 鉄系超伝導体 / 電気四極子 / 超音波計測 / 弾性定数 / 超音波吸収係数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マルチバンド超伝導体である鉄系超伝導体Ba(Fe1-xCox)2As2とA-15超伝導体V3Siは、構造相転移と超伝導転移を示し、また横波超音波の弾性定数が巨大なソフト化を示す。本研究課題では、これらの物性に対してd電子軌道由来の縮退したバンドの持つ電気四極子が重要な役割を果たしていると考え、開発した超音波吸収係数の精密計測により解明することを目的とした。
高温側から構造相転移、超伝導転移と逐次転移を示すBa(Fe0.93Co0.07)2As2とV3Siは、構造相転移温度に向かって、弾性定数は発散的な減少（ソフト化）を示し、同じモードの超音波吸収係数は発散的な増大を示す。この超音波吸収係数の発散的な増大は、臨界減速であると考えられる。超音波が誘起する歪みと四極子は一次結合しており、一般的に転移点に向かって弾性ソフト化と臨界減速を示す超音波の歪みと同じ対称性の四極子が秩序変数であり、解析からも構造相転移は強四極子秩序であることを明らかにした。一方、超伝導だけを示すBa(Fe0.9Co0.1)2As2では、超伝導転移に向かって超音波吸収係数は発散的な増大を示すが、弾性定数は発散的ではなく、室温から約21%ソフト化し超伝導転移点で折れ曲がりハード化する。これは四極子が重要な役割を果たしているが秩序変数ではないことを示唆している。横波超音波は格子に歪みだけでなく回転も誘起している。この回転に着目し解析・計算を行った。その結果、四極子相互作用を介して2個の伝導電子が束縛状態を作り十六極子を形成し、その十六極子と同じ対称性の超音波の回転が一次結合することを見いだした。これは、超伝導転移に向かって、十六極子の揺らぎが発散的に増大し臨界減速を起こしていることを示しており、これまで誰も考えてこなかった「十六極子の揺らぎ」が超伝導発現のドライブフォースの1つとして役割を果たしていると考えられる。
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