2016 Fiscal Year Annual Research Report
クラスター構造をもつ準結晶における多極子伝導系の研究
Publicly Offered Research
| Project Area | J-Physics: Physics of conductive multipole systems |
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| Project/Area Number |
16H01071
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
出口 和彦 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (40397584)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 強相関電子系 / 低温物性 / 金属物性 / 磁性 / 超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強相関電子系における並進対称性（大きな構造として周期性・準周期性）の役割の解明するため、電子状態の特異性が顕著に表れる希土類を含むTsai-t ypeクラスター構造をもつ量子臨界物質Au-Al-Yb準結晶・近似結晶や超伝導物質Au-Ge-Yb近似結晶のような強相関電子系準結晶の物性について同じ局所構造を持つ準結晶（準周期）・近似結晶（周期）を作成し、対照実験を行い、準結晶特有の強相関電子物性を明らかにする研究を進めた。
（１）Au-Al-Yb準結晶と近似結晶について、磁化、交流磁化率、比熱を極低温まで測定し、臨界指数・スケーリングから準結晶の量子臨界現象の性質を明らかにした。また、Au-Al-Yb準結晶・近似結晶について静水圧下の磁化率測定を極低温まで行うことにより、Au-Al-Yb準結晶が静水圧に対し「硬い」量子臨界物質であることと対照的に、Au-Al-Yb近似結晶は圧力に「敏感な」重い電子系の近似結晶であること発見した。準結晶の量子臨界現象は準周期性・回転対称性を変えないような静水圧に対して「硬さ」を示すことが明らかとなった。
（２）Tsai-typeクラスター構造をもつ強相関電子系の近似結晶の開発を行い、Yb以外の元素置換によりYbの磁性を制御することが可能になった。磁気長距離秩序の有無について調べ、Tsai-typeクラスター構造をもつ近似結晶のYbの価数と磁性の関係を明らかにした。Au-Al-Yb準結晶における量子臨界現象と関係する興味深い結果が得られた。
（３）Au-Ge-Yb近似結晶の超伝導の研究を一歩進め、Al-Mg-Zn準結晶において50mKでバルクの超伝導が発言することを明らかにして、準結晶の超伝導の研究の端緒をつかんだ。
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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
Ybを含むTsai-typeのクラスター構造をもつ新しい強相関電子系の近似結晶を他のTsai-typeのクラスター構造をもつ準結晶・近似結晶比較する研究を行った。局在電子系のAu-Al-Tm系準結晶・近似結晶では通常の磁性体でみられる振る舞いが観測されたのに対し、Ybを含む準結晶・近似結晶では非従来型の磁性が観測され、f電子が局在・遍歴の中間状態にある中間価数のYbの価数ゆらぎが原因であることを示唆する結果が得られた。Au-Al-Yb系準結晶で観測された準結晶の量子臨界現象を理解するための重要な手がかりとなり、準結晶の特殊な原子配置の規則と関係した「局在」でも「遍歴」でもない準周期系特有の電子状態「Critical State」と関係した強相関準結晶の電子状態の解明につながると考えている。また、近似結晶の研究を推し進めてAu-Al-Yb準結晶についてもYb以外の元素置換によりYbの磁性を制御することがわかった。磁気長距離秩序の有無について調べ、f電子が局在・遍歴の中間状態にあるYb の価数を制御して「Critical State」とAu-Al-Yb準結晶における量子臨界現象との関係を調べる研究を進めている。以上のことから研究計画の進捗状況は良好であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）Tsai-typeクラスター構造をもつ強相関電子系の準結晶・近似結晶の開発
Tsai-typeクラスター構造をもつ準結晶・近似結晶についての物質開発を引き続き行う。３元系の準結晶・近似結晶の物質開発を引き続き行い、強相関電子系の準結晶・近似結晶の探索を行う。極低温・高圧・強磁場下の物性測定を行いTsai-typeクラスター構造をもつ準結晶・近似結晶で強相関電子系を探索する。
（２）価数揺動系の準結晶・近似結晶の電子状態の研究
強相関電子系の準結晶・近似結晶に対して対照実験を行い、温度・磁場・圧力・元素置換をパタメータとした電子状態の相図から、外部摂動（圧力・置換）に対する準結晶の物理現象のRobustnessにアプローチする。特に近似結晶との対照実験を系統的にまとめることにより、並進対称性・回転対称性と準結晶の物理現象のRobustnessの関係に知見が得られると考えている。
（３）準結晶における超伝導の研究
Au-Ge-Yb近似結晶の超伝導の研究を一歩進め、Al-Mg-Zn準結晶において50mKでバルクの超伝導が発言することを明らかにして、準結晶の超伝導の研究の端緒をつかんだ。他の超伝導準結晶探索を含め、準結晶における超伝導の研究を進める。
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[Presentation] Tsai 型クラスター構造をもつAu-Al-Yb 準結晶の置換効果(II)2017
Author(s)
出口和彦, 難波慶介, 松川周矢, 廣川慎之介, 米山祐樹, 横田晋次郎,井村敬一郎, 佐藤憲昭, 豊永詞, 石政勉, 山本義哉, 山岡人志, 平岡望, 石井啓文
Organizer
第２１回準結晶研究会
Place of Presentation
北海道大学
Year and Date
2017-03-02 – 2017-03-04
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