重い電子系で発現する多バンドフルギャップ超伝導の機構解明

• 研究課題/領域番号: 15K05158
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 橘高 俊一郎 東京大学, 物性研究所, 助教 (80579805)
• 連携研究者: 榊原 俊郎 東京大学, 物性研究所, 教授 (70162287)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 重い電子系超伝導 / 超伝導ギャップ / 比熱 / 磁場回転 / 圧力下比熱 / 磁場角度依存性 / 重い電子系 / 超伝導 / 静水圧力 / 角度分解磁場中比熱 / ギャップ対称性

研究成果の概要

元祖の重い電子系超伝導体CeCu2Si2が多バンドのフルギャップ超伝導状態にあることが最近見出され、重い電子系における対形成メカニズムに一石が投じられている。本研究では、重い電子系で発現するフルギャップ超伝導の発現機構に迫るべく、CeCu2Si2のギャップ対称性を多角的に検証した。また、他の様々な強相関電子系物質についても磁場角度分解比熱測定から超伝導ギャップ構造を特定し、非従来型の対形成メカニズムの理解を深めることに努めた。加えて、ギャップ構造の圧力による変遷を明らかにするために圧力下磁場角度分解比熱測定装置を新たに開発した。

研究成果

• [国際共同研究] Max Planck Institute(Germany)
• [国際共同研究] Max Planck Institute(Germany)
• [国際共同研究] University of Salzburg(Austria)
• [雑誌論文] Superconducting symmetries and magnetic responses of uranium heavy-fermion systems UBe13 and UPd2Al3 (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, S. Kittaka, T. Sakakibara, and D. Aoki.
  • 雑誌名: Physica B (accepted) 巻: 印刷中 ページ: 553-557
  • DOI: 10.1016/j.physb.2017.09.036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quasi-one-dimensional Bose-Einstein condensation in the spin-1/2 ferromagnetic-leg ladder 3-I-V (2018)
  • 著者名/発表者名: Kono Y.,Kittaka S.,Yamaguchi H.,Hosokoshi Y.,Sakakibara T.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 号: 10
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.100406
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gap structure of FeSe determined by angle-resolved specific heat measurements in applied rotating magnetic field (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Sun, S. Kittaka, S. Nakamura, T. Sakakibara, K. Irie, T. Nomoto, K. Machida, J. Chen, and T. Tamegai
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 96 号: 22
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.220505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quasiparticle excitations and evidence for superconducting double transitions in mono crystalline U0.97Th0.03Be13 (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, S. Kittaka, S. Nakamura, T. Sakakibara, D. Aoki, Y. Homma, A. Nakamura, and K. Machida
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 96 号: 10 ページ: 100505-100505
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.100505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wing structure in the phase diagram of the Ising ferromagnet URhGe close to its tricritical point investigated by angle-resolved magnetization measurements (Editors' suggestion) (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Nakamura, T. Sakakibara, Y. Shimzu, S. Kittaka, Y. Kono, Y. Haga, J. Pospisil, and E. Yamamoto.
  • 雑誌名: Physical review B 巻: 96 号: 9 ページ: 0944111-9
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.094411
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Fully gapped superconductivity with no sign change in the prototypical heavy-fermion CeCu2Si2 (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Yamashita, T. Takenaka, Y. Tokiwa, J. A. Wilcox, Y. Mizukami, D. Terazawa, Y. Kasahara, S. Kittaka, T. Sakakibara, M. Konczykowski, S. Seiro, H. S. Jeevan, C. Geibel, C. Putzke, T. Onishi, H. Ikeda, A. Carrington, T. Shibauchi, Y. Matsuda
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 3 号: 6 ページ: 1601667-1601667
  • DOI: 10.1126/sciadv.1601667
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nodal gap structure of the heavy-fermion superconductor URu2Si2revealed by field-angle-dependent specific-heat measurements (2017)
  • 著者名/発表者名: Kittaka Shunichiro、Shimizu Yusei、Sakakibara Toshiro、Haga Yoshinori、Yamamoto Etsuji、Onuki Yoshichika、Tsutsumi Yasumasa、Nomoto Takuya、Ikeda Hiroaki、Machida Kazushige
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 807 ページ: 052001-052001
  • DOI: 10.1088/1742-6596/807/5/052001
  • 査読あり
• [雑誌論文] 磁場角度回転比熱測定による超伝導研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎
  • 雑誌名: 物性研究・電子版 巻: 6
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Omnidirectional Measurements of Angle-Resolved Heat Capacity for Complete Detection of Superconducting Gap Structure in the Heavy-Fermion Antiferromagnet UPd2Al3 (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, S. Kittaka, T. Sakakibara, Y. Tsutsumi, T. Nomoto, H. Ikeda, K. Machida, Y. Homma, and D. Aoki
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 117 号: 3 ページ: 0370011-5
  • DOI: 10.1103/physrevlett.117.037001
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quadrupole-Driven Non-Fermi Liquid and Magnetic-Field Induced Heavy Fermion States in a Non-Kramers Doublet System (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Onimaru, K. Izawa, K. T. Matsumoto, T. Yoshida, Y. Machida, T. Ikeura, K. Wakiya, K. Umeo, S. Kittaka, K. Araki, T. Sakakibara, T. Takabatake
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 94 号: 7
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.075134
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Angle-resolved heat capacity of heavy fermion superconductors (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sakakibara, S. Kittaka, and K. Machida
  • 雑誌名: Rep. Prog. Phys. 巻: 79 号: 9 ページ: 094002-094002
  • DOI: 10.1088/0034-4885/79/9/094002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermodynamic study of gap structure and pair-breaking effect by magnetic field in the heavy-fermion superconductor CeCu2Si2 (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kittaka, Y. Aoki, Y. Shimura, T. Sakakibara, S. Seiro, C. Geibel, F. Steglich, Y. Tsutsumi, H. Ikeda, and K. Machida
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 94 号: 5 ページ: 054514-054514
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.054514
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 重い電子系における超伝導研究の新展開 ―磁場角度分解比熱測定からみたギャップ対称性― (2016)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎、榊原俊郎、町田一成
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 51 ページ: 411-427
  • NAID: 40020935615
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evidence for chiral d-wave superconductivity in URu2Si2 from the field-angle variation of its specific heat (2016)
  • 著者名/発表者名: Shunichiro Kittaka, Yusei Shimizu, Toshiro Sakakibara, Yoshinori Haga, Etsuji Yamamoto, Yoshichika Onuki, Yasumasa Tsutsumi, Takuya Nomoto, Hiroaki Ikeda, and Kazushige Machida
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 3 ページ: 033704-033704
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.033704
  • NAID: 210000133846
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] First-order superconducting transition of Sr2RuO4 investigated by magnetization and magnetic torque (2016)
  • 著者名/発表者名: Shunichiro Kittaka, Akira Kasahara, Toshiro Sakakibara, Daisuke Shibata, Shingo Yonezawa, Yoshiteru Maeno, Kenichi Tenya, and Kazushige Machida
  • 雑誌名: J. Magn. Magn. Mater. 巻: 400 ページ: 81-83
  • DOI: 10.1016/j.jmmm.2015.07.004
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Heat capacity measurements on UBe13 in rotated magnetic fields: anisotropic response in the normal state and the absence of nodal quasiparticles (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusei Shimizu, Shunichiro Kittaka, Toshiro Sakakibara, Yoshinori Haga, Etsuji Yamamoto, Hiroshi Amitsuka, Yasumasa Tsutsumi, and Kazushige Machida
  • 雑誌名: J. Magn. Magn. Mater. 巻: 400 ページ: 52-55
  • DOI: 10.1016/j.jmmm.2015.08.003
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Field-Orientation Dependence of Low-Energy Quasiparticle Excitations in the Heavy-Electron Superconductor UBe13 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, S. Kittaka, T. Sakakibara, Y. Haga, E. Yamamoto, H. Amitsuka, Y. Tsutsumi, and K. Machida
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 114 号: 14
  • DOI: 10.1103/physrevlett.114.147002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 極低温におけるSr2RuO4の磁場角度分解比熱 (2017)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎、中村翔太、榊原俊郎、菊川直樹、寺嶋太一、宇治進也、Dmitry Sokolov、Andrew P. Mackenzie、堤康雅、町田一成
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] （若手奨励賞） 磁場方位制御下の精密比熱測定による重い電子系超伝導の研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2017-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] （シンポジウム講演） 比熱測定から見た重い電子系超伝導体のギャップ構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2017-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] Gap structure and paring mechanism of non-centrosymmetric superconductor PbTaSe2 (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Sun, S. Kittaka, T. Sakakibara, S. Pyon, and T. Tamegai
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] 重い電子系U1-xThxBe13の極低温電気抵抗・比熱における非フェルミ液体的性質 (2017)
  • 著者名/発表者名: 清水 悠晴、橘高 俊一郎、中村 翔太、榊原 俊郎、青木 大、佐藤 芳樹、本間 佳哉、仲村 愛、Maurya Arvind、李 徳新、本多 史憲
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] URhGeのb方向近傍の極低温比熱・磁気熱量効果測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村 翔太、橘高 俊一郎、河野 洋平、榊原 俊郎、清水 悠晴、芳賀 芳範、J. Pospisil、山本 悦嗣
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] Gap structure of uranium superconductors studied by specific heat (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Kittaka
  • 学会等名: Physics of Uranium-based Unconventional superconductors
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 磁場角度分解比熱測定によるSr2RuO4の超伝導ギャップ構造の再検証 (2017)
  • 著者名/発表者名: 橘高 俊一郎、中村 翔太、榊原 俊郎、菊川 直樹、寺嶋 太一、宇治 進也、Dmitry Sokolov、Andrew P. Mackenzie、入江 光輝、堤 康雅、町田 一成
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] 強磁性超伝導体UCoGeにおける極低温磁場回転比熱測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中村 翔太、橘高 俊一郎、清水 悠晴、河野 洋平、榊原 俊郎、青木 大、仲村 愛、本多 史憲、Jacques Flouquet
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] 重い電子系超伝導体U0.97Th0.03Be13における極低温精密磁化測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 清水 悠晴、中村 翔太、河野 洋平、橘高 俊一郎、榊原 俊郎、青木 大、本間 佳哉、仲村 愛、町田 一成
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] Disorder-sensitive node-like small gap in FeSe (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Sun, S. Kittaka, T. Sakakibara, J. Chen, T. Tamegai, K. Machida
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] Superconducting gap structure of Sr2RuO4 revisited by the field-angle-dependent specific heat at very low temperatures (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Kittaka, S. Nakamura, T. Sakakibara, N. Kikugawa, T. Terashima, S. Uji, D. Sokolov, A. P. Mackenzie, K. Irie, Y. Tsutsumi, and K. Machida
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2017 (SCES2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Field-angle-resolved Specific Heat of Uranium Superconductors (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Kittaka, Y. Shimizu, and T. Sakakibara
  • 学会等名: ACTINIDES2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 準粒子励起構造から探るSr2RuO4のノード構造と対称性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 橘高 俊一郎
  • 学会等名: 基研研究会 「超伝導研究の最先端：多自由度、非平衡、電子相関、トポロジー、人工制御」
  • 招待講演
• [学会発表] Searching for Gap Nodes in the Heavy-fermion Superconductor CeCu2Si2 from Specific-heat Measurement (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kittaka, Y. Aoki, Y. Shimura, T. Sakakibara, S. Seiro, C. Geibel, F. Steglich, Y. Tsutsumi, H. Ikeda, and K. Machida
  • 学会等名: 29th International Symposium on Superconductivity (ISS2016)
  • 発表場所: 東京国際フォーラム（東京都千代田区）
  • 年月日: 2016-12-13
  • 国際学会
• [学会発表] 超伝導体Zr2Coの磁場角度分解比熱 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎、榊原俊郎、垣花将司、照屋淳志、辺土正人、仲間隆男、大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Nodal gap structure of the heavy-fermion superconductor URu2Si2 revealed by field-angle-dependent specific-heat measurements (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kittaka, Y. Shimizu, T. Sakakibara, Y. Haga, E. Yamamoto, Y. Onuki, Y. Tsutsumi, T. Nomoto, H. Ikeda, and K. Machida
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2016)
  • 発表場所: Hangzhou (China)
  • 年月日: 2016-05-08
  • 国際学会
• [学会発表] 超伝導ギャップ構造の解析に適した圧力下角度分解磁場中比熱測定装置の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎、松林和幸、上床美也、榊原俊郎
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 重い電子系超伝導体UBe13における極低温高磁場中比熱 (2016)
  • 著者名/発表者名: 清水悠晴、橘高俊一郎、河野洋平、榊原俊郎、芳賀芳範、山本悦嗣、網塚浩、町田一成
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Sr2RuO4の一軸性圧力下比熱 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山崎照夫、橘高俊一郎、伊藤温海、榊原俊郎、矢口宏
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] UCoGeの容易軸方向磁場下における磁化と比熱の測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村翔太、河野洋平、清水悠晴、橘高俊一郎、榊原俊郎、青木大、仲村愛、本多史憲、Jacques Flouquet
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 重い電子系における超伝導研究の新展開 ～磁場角度分解比熱測定からみたギャップ対称性～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎
  • 学会等名: 日本学術会議公開シンポジウム 「物性物理学・一般物理学分野の展開と大型研究計画」
  • 発表場所: 日本学術会議（東京都港区）
  • 年月日: 2016-03-11
• [学会発表] URu2Si2純良単結晶の極低温磁場中比熱 (2015)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎、清水悠晴、榊原俊郎、芳賀芳範、山本悦嗣、大貫惇睦、堤康雅、町田一成
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 比熱測定から見た重い電子系反強磁性超伝導体UPd2Al3の超伝導準粒子励起構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 清水悠晴、橘高俊一郎、榊原俊郎、本間佳哉、青木大
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Recent progress on the gap determination of heavy-fermion superconductors (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Kittaka
  • 学会等名: Electron correlation in nanostructures
  • 発表場所: Odessa (Ukraine)
  • 年月日: 2015-09-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] First-order superconducting transition of Sr2RuO4 investigated by magnetization and magnetic torque (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Kittaka, A. Kasahara, T. Sakakibara, D. Shibata, S. Yonezawa, Y. Maeno, K. Tenya, and K. Machida
  • 学会等名: The 20th International Conference on Magnetism (ICM2015)
  • 発表場所: Barcelona (Spain)
  • 年月日: 2015-07-05
  • 国際学会
• [学会発表] Heat capacity measurements on UBe13 in rotated magnetic fields: anisotropic response in the normal state and the absence of nodal quasiparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, S. Kittaka, T. Sakakibara, Y. Haga, E. Yamamoto, H. Amitsuka, Y. Tsutsumi, and K. Machida
  • 学会等名: The 20th International Conference on Magnetism (ICM2015)
  • 発表場所: Barcelona (Spain)
  • 年月日: 2015-07-05
  • 国際学会
• [備考] 研究室のホームページ
  • URL: http://sakaki.issp.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 個人のホームページ
  • URL: http://sakaki.issp.u-tokyo.ac.jp/user/kittaka/index.html