| 研究領域 | 量子液晶の物性科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05824
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
花栗 哲郎 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (40251326)
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| 研究分担者 |
佐藤 卓 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70354214)
笠原 成 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (10425556)
芝内 孝禎 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00251356)
清水 康弘 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (00415184)
廣理 英基 京都大学, 化学研究所, 准教授 (00512469)
和達 大樹 兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (00579972)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
349,440千円 (直接経費: 268,800千円、間接経費: 80,640千円)
2023年度: 50,180千円 (直接経費: 38,600千円、間接経費: 11,580千円)
2022年度: 47,840千円 (直接経費: 36,800千円、間接経費: 11,040千円)
2021年度: 57,980千円 (直接経費: 44,600千円、間接経費: 13,380千円)
2020年度: 65,520千円 (直接経費: 50,400千円、間接経費: 15,120千円)
2019年度: 127,920千円 (直接経費: 98,400千円、間接経費: 29,520千円)
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| キーワード | 量子液晶 / ネマティシティ / 超伝導 / 量子スピン系 / 走査型トンネル顕微鏡 / 輸送特性 / 超高速分光 / 精密計測 / 空間構造 / 時間発展 / 素励起 / 核磁気共鳴 / 中性子散乱 / X線分光 / マヨラナ準粒子 / 鉄系超伝導 / FFLO状態 / 磁気トルク / ネマティック感受率 / 中性子小角散乱 / 時間分解STM / 時間分解X線分光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
量子液晶の根源的理解には、空間構造・ダイナミクス・エネルギー構造など、高度な計測技術が必要になる。そのため、各班員が有する走査型トンネル顕微鏡、磁気トルク・熱輸送測定、中性子回折／非弾性散乱、ネマティック制御・電子構造測定、核磁気共鳴、テラヘルツ分光、時間分解軟X 線分光・回折といった物性実験技術を総合的に利用するとともに、新しい時空間分解計測手法を開発する。得られる多彩なデータを基に、量子液晶の物性を物質横断的に解明し、量子液晶に普遍的な学理構築に貢献する。
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| 研究実績の概要 |
電荷液晶に関して、様々な物質で電荷液晶に関連する現象を見出した。カゴメ超伝導体CsV3Sb5における弾性抵抗測定および磁気トルク測定により、電流ループ秩序状態を示唆する奇パリティの量子液晶状態を見出した。また、分光イメージングSTMにより、ノーダルライン半金属ZrSiS、NaAlSiでそれぞれネマテック、スメクティックな電荷液晶状態を発見した。
スピン液晶に関しては、キタエフ量子スピン候補物質RuCl3におけるマヨラナ準粒子発現に関する知見が深まった。低エネルギー励起の磁場角度分解精密比熱測定を希釈冷凍機温度まで拡張した結果、熱ホール効果の符号反転と関連するギャップレス励起を見出した。この結果は、マヨラナ準粒子の存在を決定づける。この他、NMR実験を高純度試料や低磁場の磁気秩序相で行った。また、希土類化合物における量子スピン起源の結晶非整合磁気構造探索に成果があった。
電子対液晶では、いわゆるボゴリューボフフェルミ面が期待されている正方晶Fe(Se,S)の面内磁場下での強磁場輸送測定から、熱的渦糸液体から量子渦糸液体へのクロスオーバーと、ガウス型揺らぎとは異なる巨大な超伝導揺らぎの存在を明らかにした。また、グラフェン上に作製した単層NbSe2超伝導体のボゴリューボフ準粒子干渉効果から、グラフェンとNbSe2の捻り角によって超伝導状態を制御可能であることを発見した。
手法開発では、大型施設であるX線自由電子レーザーを用いないで軟X線領域の超高速時間分解測定を行うための実験室系高次高調波発生のビームライン建設を終え、実際に高次高調波の観測に成功した。60 eV程度までの軟X線パルスが得られている。また、THz-STMの時間分解能評価を行い、THzパルスのみで約30 pAのトンネル電流の直流成分が得られること、時間分解能250 fsが得られることを確認した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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