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層状ルテニウム酸化物の超伝導状態の究明

研究課題

研究課題/領域番号 09440136
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
研究機関京都大学

研究代表者

前野 悦輝  京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (80181600)

研究分担者 山田 耕作  京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90013515)
石田 憲二  大阪大学, 基礎工学部, 助手 (90243196)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
13,400千円 (直接経費: 13,400千円)
1999年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
1998年度: 4,700千円 (直接経費: 4,700千円)
1997年度: 7,200千円 (直接経費: 7,200千円)
キーワード超伝導 / ルテニウム酸化物 / スピン3重項超伝導 / Sr_2RuO_4 / 比熱 / NMR / p波超伝導 / 異次元超伝導 / P波超伝導 / 異方的超伝導 / 層状酸化物超伝導 / アイソトープ効果
研究概要

本研究は層状ルテニウム酸化物Sr_2RuO_4の超伝導状態を究明することを目的に行った。その結果,以下げるようにスピン3重項超伝導の物理を開拓することになる成果が得られた。
1.核磁気共鳴のナイトシフトの測定から、スピン磁化率が超伝導転移によって変化しないことを見出した。これにより、Sr_2RuO_4の超伝導は全スピン1のクーパー対が担うスピン3重項であることを決定づけた。
2.ミューオンスピン緩和の実験から、超伝導状態で自発内部磁場が発生していることを明らかにした。このことから超伝導状態では時間反転対称性の自発的破れが生じていると結論できる。
3.上記1・2の成果から、擬2次元面に平行に磁場を印加した場合に、超伝導転移が2段階で起こることが理論的に予想されるに至った。交流磁化率および比熱測定によって、そのような現象を探索した結果、上部臨界磁場付近に2段超伝導転移を誘起させることに成功した。この結果はスピン3重項特有の電子対波動関数の内部自由度によるものと理解でき、超伝導状態に関する大きな検証となる。
4.Sr_2RuO_4とRu金属の共晶結晶において、超伝導転移温度が倍増するという,新奇な効果を発見した。詳しい測定の結果、超伝導はあくまでSr_2RuO_4のRuO_2面が担っており、2相の界面において転移温度が上昇していることなどを明らかにした。
5.Sr_2RuO_4の電子状態の性質を忠実に取り入れた理論を展開し、電子間の磁気的相互作用の特質をはじめ、基底状態の磁気的性質、さらにスピン3重項の超伝導電子対形成機構に関する理論を構築した。

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (30件)

  • [文献書誌] K.Ishida: "Spin Triplet Superconductivity in Sr_2RuO_4 Identified by ^<17>O Knight Shift"Nature. 396. 658-660 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Z.Q.Mao: "In-plane Anisotropy of Upper Critical Field in Sr_2RuO_4"Physical Review Letters. 84. 991-994 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Nishizaki: "Specific Heat of the Spin Triplet Superconductar Sr_2RuO_4 under Magnetic Fields"Journal of the Physical Society of Japan. 69. 572578-578 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Maeno: "Enhancement of Superconductivity of Sr_2RuO_4 to 3K by Embedded Metallic Micro-domains"Physical Review Letters. 81. 3765-3768 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.M.Luke: "Time-Reversal Symmetry Breaking Superconductivity in Sr_2RuO_4"Nture. 394. 558-561 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Miyazawa: "Anomalous Hall Effect in Sr_2RuO_4"Journal of the Physical Society of Japan. 68. 1625-1631 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K. Ishida: "Spin Triplet Superconductivity in SrィイD22ィエD2RuOィイD24ィエD2 Identified by ィイD117ィエD1O Knight Shift"Nature. 396. 658-660 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Z. Q. Mao: "In-plane Anisotropy of Upper Critical Field in SrィイD22ィエD2RuOィイD24ィエD2"Physical Review Letters. 84. 991-994 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. NishiZaki: "Specific Heat of the Spin-Triplet Superconductor SrィイD22ィエD2RuOィイD24ィエD2 under Magnetic Fields"Journal of the Physical Society of Japan. 69. 2000 (572-578)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Maeno: "Enhancement of Superconductivity of SrィイD22ィエD2RuOィイD24ィエD2 to 3 K by Embedded Metallic Micro-domains"Physical Review Letters. 81. 3765-3768 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G. M. Luke: "Time-Reversal-Symmetry Breaking Superconductivity in SrィイD22ィエD2RuOィイD24ィエD2"Nature. 394. 558-561 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Miyazawa: "Anomalous Hall Effect in SrィイD22ィエD2RuOィイD24ィエD2"Journal of the Physical Society of Japan. 68. 1625-1631 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Mukuda: "Spin Fluctuations in the Ruthenium Oxides RuO_2, SrRuO_3, CaRuO_3, and Sr_2RuO_4 Probed by Ru NMR"Physical Review B. 60・17. 12279-12285 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ando: "Upper Critical Fields of the 3-K Superconducting Phase of Sr_2RuO_4"Journal of the Physical Society of Japan. 68・5. 1651-1656 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] M.Miyazawa: "Anomalous Hall Effect in Sr_2RuO_4"Journal of the Physical Society of Japan. 68・5. 1625-1631 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Maeno: "Experimental Evidence for Spin-Triplet Superconductivity in Sr_2RuO_4"Journal of Superconductivity. 12・4. 535-541 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Z.Q.Mao: "In-plane Anisotropy of Upper Critical Field in Sr_2RuO_4"Physical Review Letters. 84・5. 991-994 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] S.Nishizaki: "Changes in the Superconducting State of Sr_2RuO_4 Under Magnetic Fields Probed by Specific Heat."Journal of the Physical Society of Japan. 69・2. 572-578 (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Maeno: "Enhancement of Superconductivity of Sr_2RuO_4 to 3K by Embodded Metallic Microdomains" Physical Review Letters. 81・17. 3765-3768 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ishida: "Spin-Triplet Superconductivity in Sr_2RuO_4 Identified by ^<17>O Knight Shift" Nature. 396. 658-660 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] G.M.Luke: "Time-Reversal Symmetry Breaking Supercraductivity in Sr_2RuO_4" Nature. 394. 558-561 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.M.Riseman: "Observation of a Square Flux-Line Lattice in the Unconventional Superconductor Sr_2RuO_4" Nature. 396. 242-245 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.Mukuda: "Novel Character of Spin Fluctuations in Spin-Triplet Super conductor Sr_2RuO_4:The ^<17>O Study" Journal of the Physical Society of Japan. 67・11. 3945-3951 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Akima: "Intrinsic Superconducting Parameters of Sr_2RuO_4" Journal of the Physical Society of Japan. 68・2. 694-695 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Maeno: "Electronic ststes of the superconductor Sr_2RuO_4" Physica C. 282-287. 206-209 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Maeno: "Two-dimensional Fermi-liquid behavior of the superconductor Sr_2RuO_4" J.Phys.Soc.Jpn.66・5. 1405-1408 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ishida: "Anisotropic pairing insuperconducting Sr_2RuO_4 : Ru NMR and NQR studies" Phys.Rev.B. 56・2. R505-R508 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] K.Ishida: "Anisotropic pairing in superconducting Sr_2RuO_4 (T_c=0.7K)" Physica C. 282-287. 1369-1370 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] S.Nishizaki: "Evidence for unconventional superconductivity of Sr_2RuO_4 from specific-heat measurments" J.Phys.Soc.Jpn.67・2. 560-563 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] A.P.Mackenzie: "Extremely strong dependence of superconductivity on disorder in Sr_2RuO_4" Phys.Rev.Lett.80・1. 161-164 (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2020-05-15  

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