Elucidating the mechanism of charge density wave formation using phonon spectroscopy techniques
| Project/Area Number |
22K14009
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
村井 直樹 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究員 (90784223)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | Kohn異常 / 電荷密度波 / 非弾性X線散乱 / 電子格子相互作用 / 超伝導 / 非弾性中性子散乱 |
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| Outline of Research at the Start |
超伝導相と共存・競合する電荷密度波(CDW)の存在は, 従来型・非従来型を問わず, 様々なタイプの超伝導体で観測されている. 本研究課題では, J-PARC，SPring-8の最先端の非弾性分光技術を駆使した超精密なフォノン分散測定を行い，CDW秩序の起源となる電子格子相互作用の定量的評価を行う. 特に，遷移金属カルコゲナイド, 銅酸化物高温超伝導体という性質の大きく異なる2系統のCDW-超伝導共存物質を対象としたフォノン分光測定を行い，CDW 転移の「普遍性」と物質に依存する「個別性」を抽出することで，物質間の違いを超えて，CDW不安定性の起源を統一的に理解する.
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| Outline of Annual Research Achievements |
非弾性X線散乱手法を用いた電荷密度波(Charge Density wave; 以下CDWと略)の研究を行った．測定対象として遷移金属カルコゲナイド物質ZrTe3に注目した．この物質の特徴は，TeサイトのSe置換によるCDW相を抑制と超伝導相の安定化が可能である点である．我々は非弾性X線散乱を用いたZrTe3のフォノン分散測定を行い，CDW波数q = (0.07, 0, 0.33)近傍におけるフォノンのソフト化(Kohn異常)と零エネルギーへの凍結(CDW転移)を観測した．また，CDWの消失が示唆されていたSe置換領域(X Zhu et al., Sci. Rep. 6, 26974 (2016).)においても，母相と同様のKohn異常とCDWの超格子反射を観測した．これはZrTe3の電子相図の再考を促す結果である．理論グループとの共同研究により，ネスティング関数のピーク位置における不安定フォノンの存在が示された．従って，ZrTe3のCDW不安定性は起源は，他の多くのCDW系で指摘されている電子格子相互作用の行列要素の波数依存性ではなく，よりシンプルにフェルミ面のネスティング描像で理解出来る．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2023年度中にフォノン計測を完結させる計画であったが，過去の研究(X Zhu et al., Sci. Rep. 6, 26974 (2016).)でCDWの消失が示唆されていたSe置換領域においても，母相と同様のKohn異常とCDWの超格子反射を観測した．先行研究の再考する必要性が生じたため，追加のフォノン測定が進行中である．このような状況を鑑み，現在までの進捗状況を「やや遅れている」とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度中に追加のフォノン測定が完了する．不安定モードの起源に関しても，密度汎関数理論から同定されつつある．従って，2024年度の比較的早い時期にZrTe3のCDW不安定性に関する第一報を投稿出来ると考えている．
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Report
(2 results)
Research Products
(11 results)
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[Journal Article] A one-third magnetization plateau phase as evidence for the Kitaev interaction in a honeycomb-lattice antiferromagnet2023
Author(s)
Y. Shangguan, S. Bao, Z-Y. Dong, N. Xi, Y-P.Gao, Z. Ma, W. Wang, Z. Qi, S. Zhang, Z. Huang, J. Liao, X. Zhao, B. Zhang, S. Cheng, H Xu, D. Yu, R. A. Mole, N. Murai, S. Ohira-Kawamura, L. He, J. Hao, Q-B. Yan, F. Song, W. Li, S-L.Yu, J-X. Li and J. Wen
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Journal Title
Nature Physics
Volume: 19
Issue: 12
Pages: 1883-1889
DOI
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Peer Reviewed
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