軌道自由度に起因する量子相転移と新奇超伝導の高圧下物性研究

• 研究課題/領域番号: 15K05161
• 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: 電気通信大学
• 研究代表者: 松林 和幸 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (10451890)
• 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: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 高圧力 / 超伝導 / 軌道 / 量子相転移 / 近藤効果 / 圧力誘起相転移 / 軌道秩序 / 量子臨界現象 / 四極子秩序

研究成果の概要

非磁性二重項の基底状態をもつPrT2Al20(T=Ti,V)は、四極子と伝導電子との強い混成効果による四極子近藤効果や超伝導などの興味深い現象を研究する格好の舞台として知られている。本研究では、PrT2Al20(T=Ti,V)の圧力効果の研究を行い、その詳細な相図をもとに四極子秩序と超伝導の相関を調べることを目的とした。その結果、圧力印加による四極子秩序の抑制とドーム状の超伝導相が出現することを両物質において見出した。また、幅広い圧力、磁場領域において、四極子近藤効果を示唆する振る舞いを観測することにも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Pressure-induced coherent sliding-layer transition in the excitonic insulator Ta2NiSe5 (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakano Akitoshi、Sugawara Kento、Tamura Shinya、Katayama Naoyuki、Matsubayashi Kazuyuki、Okada Taku、Uwatoko Yoshiya、Munakata Kouji、Nakao Akiko、Sagayama Hajime、Kumai Reiji、Sugimoto Kunihisa、Maejima Naoyuki、Machida Akihiko、Watanuki Tetsu、Sawa Hiroshi
  • 雑誌名: IUCrJ 巻: 5 号: 2 ページ: 158-165
  • DOI: 10.1107/s2052252517018334
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pressure-induced bulk superconductivity in a layered transition-metal dichalcogenide 1T-tantalum selenium (2017)
  • 著者名/発表者名: Wang Bosen、Liu Yu、Ishigaki Kento、Matsubayashi Kazuyuki、Cheng Jinguang、Lu Wenjian、Sun Yuping、Uwatoko Yoshiya
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 95 号: 22 ページ: 220501-220501
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.220501
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Zn-site Substitution Effect in YbCo2Zn20 (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Riki、Takamura Haruki、Higa Yasuyuki、Ikeda Yoichi、Matsubayashi Kazuyuki、Uwatoko Yoshiya、Yoshizawa Hideki、Aso Naofumi
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 807 ページ: 012009-012009
  • DOI: 10.1088/1742-6596/807/1/012009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kazuyuki Matsubayashi (2017)
  • 著者名/発表者名: A Glimpse of Novel States in a Non-Kramers Doublet System
  • 雑誌名: JPSJ News Comments 巻: 14 ページ: 04-04
  • DOI: 10.7566/jpsjnc.14.04
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dome-shaped magnetic order competing with high-temperature superconductivity at high pressures in FeSe (2016)
  • 著者名/発表者名: J. P. Sun, K. Matsuura, G. Z. Ye, Y. Mizukami, M. Shimozawa, K. Matsubayashi, M. Yamashita, T. Watashige, S. Kasahara, Y. Matsuda, J.-Q. Yan, B. C. Sales, Y. Uwatoko, J.-G. Cheng, and T. Shibauch
  • 雑誌名: Nature Communication 巻: 7 号: 1 ページ: 12146-12146
  • DOI: 10.1038/ncomms12146
  • NAID: 120006335661
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Absence of superconductivity in the collapsed tetragonal phase of KFe2As2 under hydrostatic pressure (2016)
  • 著者名/発表者名: Bosen Wang, Kazuyuki Matsubayashi, Jinguang Cheng, Taichi Terashima, Kunihiro Kihou, Shigeyuki Ishida, Chul-Ho Lee, Akira Iyo, Hiroshi Eisaki, Yoshiya Uwatoko
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 94 号: 2
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.020502
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pressure-induced valence change toward the QCP in 4f-electron compounds determined by X-ray absorption spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsubayashi, K., Kawamura, N., Mizumaki, M. and Ishimatsu, N
  • 雑誌名: High Press. Res. 巻: 36 号: 3 ページ: 419-428
  • DOI: 10.1080/08957959.2016.1199695
  • 査読あり
• [雑誌論文] T/B scaling without quasiparticle mass divergence: YbCo2Ge4 (2016)
  • 著者名/発表者名: Akito Sakai, Kentaro Kitagawa, Kazuyuki Matsubayashi, Makoto Iwatani, and Philipp Gegenwart
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 94 号: 4
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.041106
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 高圧力によって誘起される強相関電子系物質の新奇な量子相転移 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松林和幸
  • 学会等名: 第61回化合物新磁性材料専門研究会 高圧力技術を利用した超伝導研究
  • 招待講演
• [学会発表] 高圧下におけるPrTi2Al20の超伝導と非フェルミ液体的挙動 (2018)
  • 著者名/発表者名: 元山史都, 辻本真規, 酒井明人, 中辻知, 北川健太郎, 上床美也, 松林和幸
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] 励起子絶縁体候補物質Ta2NiSe5における高圧下ホール効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 有馬寛人, 片山尚幸, 野原実, 魯楊帆, 高木英典, 上床美也, 松林和幸
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] YbCo2Ge4における非フェルミ液体的挙動とメタ磁性の圧力効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 桑田凌, 岩谷誠, 北川健太郎, 上床美也, 松林和幸
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] 重い電子系化合物Yb(Co1-xIrx)2Zn20の物性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 瑞慶覧長星, 佐藤信, 高村治希, 小林理気, 阿曽尚文, 植田大地, 池田陽一, 吉田雅洋, 吉澤英樹, 松林和幸, 郷地順, 上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会
• [学会発表] High pressure studies of quadrupole order and superconductivity in PrT2Al20 (T=Ti, V) (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Matsubayashi, F. Motoyama, M. Tsujimoto, A. Sakai, S. Nakatsuji, Y. Uwatoko, K. Kitagawa
  • 学会等名: J-Physics:多極子伝導系の物理 平成 29 年度領域全体会議
• [学会発表] 4f 電子系物質における圧力誘起量子臨界現象 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松林和幸
  • 学会等名: 高圧力と量子ビームのマリアージュによる新規物性分野開拓の物質科学研究会
  • 発表場所: 茨城大学 (茨城県水戸市)
  • 年月日: 2017-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] PrT2Al20 (T = Ti, V)における四極子秩序と超伝導の圧力効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松林和幸
  • 学会等名: J-Physics トピカルミーティング「局在多極子と伝導電子の相関による新現象」
  • 招待講演
• [学会発表] Pressure tuning of quadrupole order, superconductivity and non-Fermi liquid behavior in PrT2Al20 (T = Ti, V) (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Matsubayashi
  • 学会等名: J-Physics Topical Meeting: Exotic Phenomena in Itinerant Multipole Systems
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Pressure-temperature phase diagram of possible excitonic insulator Ta2NiSe5 (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Matsubayashi
  • 学会等名: European Materials Research Society 2017 Fall Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Novel phase diagram in antiferroquadrupolar PrV2Al20 under pressure and magnetic field (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Matsubayashi, M. Tsujimoto, A. Sakai, S. Nakatsuji, Y. Uwatoko, K. Kitagawa
  • 学会等名: SCES
• [学会発表] PrTi2Al20における強四極子秩序と超伝導の圧力効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 元山史都, 辻本真規, 酒井明人, 中辻知, 北川健太郎, 上床美也, 松林和幸
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年 秋季大会
• [学会発表] YbCo2Ge4における圧力誘起磁気秩序 (2017)
  • 著者名/発表者名: 桑田凌, 岩谷誠, 北川健太郎, 上床美也, 松林和幸
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年 秋季大会
• [学会発表] 励起子絶縁体候補物質Ta2NiSe5における高圧下電気抵抗とホール効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 有馬寛人, 片山尚幸, 野原実, 魯楊帆, 高木英典, 上床美也, 松林和幸
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年 秋季大会
• [学会発表] 反強四極子秩序を示す PrV2Al20 の高圧下における 磁場-温度相図と非フェルミ液体的振る舞い (2016)
  • 著者名/発表者名: 松林和幸, 辻本真規, 酒井明人, 中辻知, 上床美也, 北川健太郎
  • 学会等名: 日本物理学会 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] Pressure-induced heavy fermion superconductivity in PrT2Al20 (T=Ti, V) (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Matsubayashi
  • 学会等名: The 17th International Conference on High Pressure in Semiconductor Physics (HPSP-17) & Workshop on High-pressure Study on Superconducting (WHS)
  • 発表場所: Sanjo Conference Hall (Tokyo)
  • 年月日: 2016-08-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Quantum Criticality and Superconductivity in Non-magnetic Quadrupolar System PrT2Al20 (T=Ti, V) (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Matsubayashi
  • 学会等名: Rare Earths 2016 (2016)
  • 発表場所: Hokkaido University (Sapporo)
  • 年月日: 2016-06-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] PrT2Al20 (T=Ti, V) における四極子秩序と超伝導の圧力効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松林和幸
  • 学会等名: 新学術領域研究 J-Physics: 多極子伝導系の物理 平成28年度領域全体会議
  • 発表場所: 北海道大学 (北海道札幌市)
  • 年月日: 2016-05-26
  • 招待講演
• [学会発表] PrV2Al20の高圧下・磁場中における非フェルミ液体的振る舞い (2016)
  • 著者名/発表者名: 松林和幸, 辻本真規, 中辻知, 北川健太郎, 上床美也
  • 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
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 強相関電子系物質における多自由度に起因する圧力誘起量子相転移の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松林和幸
  • 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
  • 年月日: 2016-03-19
  • 招待講演
• [学会発表] Heavy fermion superconductivity and non-Fermi liquid behavior in PrT2Al20 (T=Ti, V) under pressure (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Matsubayashi, Junichiro Suzuki, Jinguang Cheng, Masaki Tsujimoto, Akito Sakai, Satoru Nakatsuji, Kentaro Kitagawa, Yoshiya Uwatoko
  • 学会等名: Toyota RIKEN International Workshop 2015
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-11-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Pressure-temperature phase diagram of PrT2Al20 (T = Ti, V): Interplay between quadrupole order and superconductivity (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Matsubayashi, J. Suzuki, J. -G. Cheng, M. Tsujimoto, A. Sakai, S. Nakatsuji, K. Kitagawa, and Y. Uwatoko
  • 学会等名: TMU International Symposium on “ New Quantum Phases Emerging from Novel Crystal Structure ”
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2015-09-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] PrV2Al20の反強四極子秩序と超伝導の圧力効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松林和幸, 鈴木淳一郎, 辻本真規, 中辻知, 北川健太郎, 上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会 秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] PrV2Al20における極低温磁気抵抗効果と異方的磁気相図 (2015)
  • 著者名/発表者名: 志村恭通, 辻本真規, Bin Zeng, Luis Balicas, 松林和幸, 上床美也, 中辻知
  • 学会等名: 日本物理学会 秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [図書] 高圧力の科学と技術 特集：良質高圧力に支えられた物理学 良質な高圧力環境下で開拓された強相関電子系物質における圧力誘起超伝導 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松林和幸、上床美也
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 日本高圧力学会
• [備考] 極限量子物性研究室
  • URL: http://www.m-lab.es.uec.ac.jp/Matsubayashi_Group/Home.html