極低温、超高圧下のSQUID精密磁化測定装置の開発とこれを用いた新奇量子相の研究

• 研究課題/領域番号: 15K13515
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 松本 洋介 東京大学, 物性研究所, 助教 (90422443)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 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: 磁化測定 / フラストレーション磁性 / 多極子 / 軌道揺らぎ / 強相関電子系

研究成果の概要

常圧下の高感度SQUID磁化測定の更なる整備を行い、数十mKに至る極低温度で、DC、および0.1 Hz以下に至る低周波を含むAC測定が可能になった。DC測定の感度は10-8 emu以上を達成することができた。さらにピストンシリンダーセルを用いた高圧力下測定の準備をほぼ終了することができた。今後、圧力誘起量子臨界現象の研究等にこの装置が大きな威力を発揮することが期待される。一方で、常圧下のセットアップを用いて非磁性籠状物質PrV2Al20やカイラルスピン液体物質Pr2Ir2O7、およびカゴメ格子反強磁性体Nd3Sb3Mg2O14の磁化測定を行い、重要な知見を得ることができた。

研究成果

• [国際共同研究] EPFL(スイス)
• [国際共同研究] Brookhaven National Laboratory/Johns Hopkins University(米国)
• [雑誌論文] Dimensional Reduction in Quantum Dipolar Antiferromagnets (2016)
  • 著者名/発表者名: P. Babkevich, M. Jeong, Y. Matsumoto, I. Kovacevic, A. Finco, R. Toft-Petersen, C. Ritter, M. Mansson, S. Nakatsuji, and H.M. Ronnow
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 巻: 116 号: 19 ページ: 197202-197202
  • DOI: 10.1103/physrevlett.116.197202
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Low-Energy Excitations and Ground State Selection in Quantum Breathing Pyrochlore Antiferromagnet Ba3Yb2Zn5O11 (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Haku, K. Kimura, Y. Matsumoto, M. Soda, M. Sera, D. Yu, R. A. Mole, T.Takeuchi, S. Nakatsuji, Y. Kono, T. Sakakibara, L.-J. Chang,
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 93 号: 22
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.220407
  • NAID: 130006246720
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multiband electronic transport in α-Yb1－x Sr x AlB4 [x = 0, 0.19(3)] single crystals (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Ryu, M. Abeykoon, E. Bozin, Y. Matsumoto, S. Nakatsuji and C. Petrovic
  • 雑誌名: J. Phys. Condens. Matter 巻: 28 号: 42 ページ: 42-42
  • DOI: 10.1088/0953-8984/28/42/425602
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] NMR Observation of Ferro-Quadrupole Order in PrTi2Al20 (2016)
  • 著者名/発表者名: Takanori Taniguchi, Makoto Yoshida, Hikaru Takeda, Masashi Takigawa, Masaki Tsujimoto, Akito Sakai, Yosuke Matsumoto, Satoru Nakatsuji
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 85 号: 11 ページ: 113703-113707
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.113703
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Low-temperature thermal expansion measurements in PrV2Al20 (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Magata, Y. Matsumoto, M. Tsujimoto, T. Tomita, R. Kuchler, A. Sakai and S. Nakatsuji,
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 683 ページ: 012014-012014
  • DOI: 10.1088/1742-6596/683/1/012014
  • 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] Heavy Fermion Superconductivity in Non-magnetic Cage Compound PrV2Al20 (2016)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Matsumoto, Masaki Tsujimoto, Takahiro Tomita, Akito Sakai and Satoru Nakatsuji
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 683 ページ: 012013-012013
  • DOI: 10.1088/1742-6596/683/1/012013
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High Magnetic Transition Temperature and Semiconductor like Transport Properties of Mn-doped α-YbAlB4 (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki, T. Tomita, Y. Shimura, K. Kuga, Y. Matsumoto and S. Nakatsuji
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 683 ページ: 012009-012009
  • DOI: 10.1088/1742-6596/683/1/012009
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Strong orbital fluctuations in multipolar ordered states of PrV2Al20 (2016)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Matsumoto, Masaki Tsujimoto, Takahiro Tomita, Akito Sakai, Satoru Nakatsuji
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 巻: 400 ページ: 66-69
  • DOI: 10.1016/j.jmmm.2015.07.113
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Unstable spin-ice order in the stuffed metallic pyrochlore Pr2+xIr2-xO7-δ (2015)
  • 著者名/発表者名: D. E. MacLaughlin, O. O. Bernal, Lei Shu, Jun Ishikawa, Yosuke Matsumoto, J.-J. Wen, M. Mourigal, C. Stock, G. Ehlers, C. L. Broholm, Yo Machida, Kenta Kimura, Satoru Nakatsuji, Yasuyuki Shimura, and Toshiro Sakakibara
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 92 号: 5
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.054432
  • 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] X-ray Absorption Spectroscopy in the Heavy Fermion Compound α-YbAlB4 at High Magnetic Fields (2015)
  • 著者名/発表者名: Taku T. Terashima, Yasuhiro H. Matsuda, Kentaro Kuga, Shintaro Suzuki, Yosuke Matsumoto, Satoru Nakatsuji, Akihiro Kondo, Koichi Kindo, Naomi Kawamura, Masaichiro Mizumaki, and Toshiya Inami,
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 84 号: 11 ページ: 114715-114715
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.114715
  • NAID: 210000133737
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Anomalous Hall effect in nodal metallic spin ice Pr2Ir2O7 (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Sakai, Y. Matsumoto Z. Tian, and S. Nakatsuji
  • 学会等名: TPFC2017 (Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems 2017)
  • 発表場所: 東京大学柏キャンパス(千葉県柏市)
  • 国際学会
• [学会発表] Strange metal phase without magnetic criticality in heavy fermion superconductor beta-YbAlB4 (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Tomita, K. Kuga, Y. Shimura, Y. Matsumoto, Y. Uwatoko, and S. Satoru
  • 学会等名: TPFC2017 (Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems 2017)
  • 発表場所: 東京大学柏キャンパス(千葉県柏市)
  • 国際学会
• [学会発表] High temperature antiferromagnetism and Kondo insulating behavior in α-YbAl1-xMnxB4 (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki, K. Takubo, K. Kuga, T. Tomita, Y. Shimura, Y. Matsumoto, H. Wadati, C. Bareille, S. Shin, S. Nakatsuji
  • 学会等名: TPFC2017 (Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems 2017)
  • 発表場所: 東京大学柏キャンパス(千葉県柏市)
  • 国際学会
• [学会発表] Field-Induced Quantum Critical Phenomena in PrV2Al20 (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Nagaoka, Y. Shimura, A. Sakai, M. Tsujimoto, P. Gegenwart, Y. Matsumoto, A. Magata and S. Nakatsuji
  • 学会等名: TPFC2017 (Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems 2017)
  • 発表場所: 東京大学柏キャンパス(千葉県柏市)
  • 国際学会
• [学会発表] フェルミノードを持つ金属スピンアイスPr2Ir2O7における異常な輸送特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 酒井明人、松本洋介、Zhaoming Tian、中辻知
  • 学会等名: 日本物理学会72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
• [学会発表] 四極子自由度による重い電子系PrV2Al20の多極子転移点以上における2チャンネル近藤効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 辻本真規、酒井明人、松本洋介、中辻知
  • 学会等名: 日本物理学会72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
• [学会発表] 反強四極子秩序系 PrV2Al20 の高磁場相と異方的磁気抵抗効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 志村 恭通, Q. Zhang, B. Zeng, R. U. Schoenemann, D. Rhodes, 辻本 真規, 酒井 明人, 松本 洋介, 榊原 俊郎, W. Zheng, Q. Zhou, L. Balicas, 中辻 知
  • 学会等名: 日本物理学会72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
• [学会発表] Heavy fermion superconductivity under strong orbital fluctuations in PrV2Al20 (2016)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Matsumoto
  • 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(泉キャンパス), 宮城県仙台市
  • 年月日: 2016-03-19
  • 招待講演
• [学会発表] PrV2Al20の磁気熱量測定による軌道ゆらぎ量子臨界性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 辻本真規, 酒井明人, Philipp Gegenwart, 眞方篤史, 松本洋介, 中辻知
  • 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(泉キャンパス), 宮城県仙台市
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 低温熱膨張・磁歪測定によるPrTi2Al20の混成効果の検証 (2016)
  • 著者名/発表者名: 眞方篤史, 松本洋介, 辻本真規, 酒井明人A, 冨田崇弘, 中辻知
  • 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(泉キャンパス), 宮城県仙台市
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Heavy fermion superconductivity under strong orbital fluctuations in PrV2Al20 (2016)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Matsumoto, M. Tsujimoto, T. Tomita, A. Sakai and S. Nakatsuji
  • 学会等名: APS March Meeting 2016
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
  • 年月日: 2016-03-15
  • 国際学会
• [学会発表] Heavy fermion superconductivity and multipolar ordered states in PrT2Al20 (T = Ti, V) (2016)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Matsumoto
  • 学会等名: Anomalous Transport in Multipolar and Topological Materials
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2016-03-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Field Induced Quantum Criticality without Magnetism in α-YbAlB4 (2016)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Matsumoto, A. Magata, Y. Shimura, T. Tomita, R. Kuchler, M. Brando, S. Nakatsuji
  • 学会等名: SCES2016 (International conference on strongly correlated electron systems 2016)
  • 発表場所: Hangzhou, China
  • 国際学会
• [学会発表] Multipolar ordered states and heavy fermion superconductivity in PrT2Al20 (T = Ti, V) (2016)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Matsumoto, Masaki Tsujimoto, Takahiro Tomita, Akito Sakai and Satoru Nakatsuji
  • 学会等名: 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)
  • 招待講演
• [学会発表] PrTi2Al20 の低温熱膨張・磁歪における4f電子の寄与とその異方性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 眞方篤史, 松本洋介, 酒井明人, 辻本真規, 中辻 知
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
• [学会発表] NMRと極低温磁化測定からみたPrTi2Al20の強四極子転移 (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷口貴紀, 吉田誠, 武田晃, 瀧川仁, 中村翔太, 榊原俊郎, 辻本真規, 酒井明人, 松本洋介, 中辻知
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
• [学会発表] ブリージングパイロクロア反強磁性体Ba3Yb2Zn5O11の低エネルギー励起と基底状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 白椽大, 木村健太, 松本洋介, 左右田稔, 世良正一, D Yu, R.A. Mole, 竹内徹也, 中辻知, 河野洋平, 榊原俊郎, L.-J. ChangD, 益田隆嗣
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
• [学会発表] Novel quantum criticality under strong valence fluctuations in YbAlB4 (2015)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Matsumoto, Takahiro Tomita, Kentaro Kuga, Eoin C. T. O’Farrell, Yasuyuki Shimura and Satoru Nakatsuji
  • 学会等名: Toyota RIKEN International Workshop 2015, Strongly Correlated Electron Systems: Open Space between Heavy fermions and Quasi-crystals
  • 発表場所: Nagoya University, Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-11-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Heavy fermion superconductivity in a multipolar ordered state of PrV2Al20 (2015)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Matsumoto, M. Tsujimoto, T. Tomita, A. Sakai and S. Nakatsuji
  • 学会等名: TMU International Symposium 2015 "New Quantum Phases Emerging from Novel Crystal Structure"
  • 発表場所: Hachioji, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2015-09-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 籠状物質PrV2Al20における多極子2段転移と重い電子超伝導 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松本洋介
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学(千里山キャンパス), 大阪府吹田市
  • 年月日: 2015-09-18
  • 招待講演
• [学会発表] Ba3CuSb2O9の熱輸送特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉井かおり, 下澤雅明, 渡邊大樹, 鈴木喜貴, 木俣基, Mario Halim, 松本洋介, 中辻知, 鳥塚潔, 上床美也, 山下穣
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学(千里山キャンパス), 大阪府吹田市
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] α-YbAl1-xMnxB4の電子構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田久保耕, 津山智之, 平田靖透, Bareille Cedric, 辛埴, 山本真吾, 松田巌, 伊奈稔哲, 新田清文, 水牧仁一朗, 鈴木慎太郎, 松本洋介, 中辻知, 和達大樹
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学(千里山キャンパス), 大阪府吹田市
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] 極低温熱膨張、磁歪測定による価数揺動系α-YbAlB4の磁場誘起量子臨界現象の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松本洋介, 眞方篤史, 志村恭通, 冨田崇弘, Robert Kuchler, Manuel Brando, 中辻知
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学(千里山キャンパス), 大阪府吹田市
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] パイロクロア型イリジウム酸化物における低温下の熱膨張と熱電能測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 冨田崇弘, 鈴木慎太郎, Robert Kuchler, Kamran Behnia, Zhaoming Tian, 松本洋介, 中辻知
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学(千里山キャンパス), 大阪府吹田市
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] 非磁性カゴ状物質PrTr2Al20(Tr = 遷移金属)における低温での熱膨張及び磁歪測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 眞方篤史, 松本洋介, 辻本真規, 冨田崇弘, 中辻知
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学(千里山キャンパス), 大阪府吹田市
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] PrTi2Al20における四極子秩序相とダイナミクスのNMRによる研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷口貴紀, 吉田誠, 武田晃, 瀧川仁, 辻本真規, 松本洋介, 中辻知
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学(千里山キャンパス), 大阪府吹田市
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] Heavy fermion superconductivity and strong orbital fluctuations in PrV2Al20 (2015)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Matsumoto, M. Tsujimoto, T. Tomita, A. Sakai and S. Nakatsuji
  • 学会等名: School and Workshop on Strongly Correlated Electronic Systems - Novel Materials and Novel Theories
  • 発表場所: ICTP, Trieste, Italy
  • 年月日: 2015-08-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Heavy fermion superconductivity and double multipolar transition in PrV2Al20 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsumoto, M. Tsujimoto, A. Sakai, T. Tomita, S. Nakatsuji
  • 学会等名: 20th international conference on magnetism (ICM2015)
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-07-07
  • 国際学会
• [学会発表] 非磁性籠状物質PrV2Al20 における重い電子超伝導 -電子軌道の量子揺らぎによる新しい超伝導- (2015)
  • 著者名/発表者名: 松本洋介
  • 学会等名: 基研研究会「多自由度と相関効果が生み出す超伝導の新潮流 ～BCSからBECまで～」
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所, 京都府京都市
  • 年月日: 2015-06-10
  • 招待講演
• [学会発表] Novel Quantum Criticality in Valence Fluctuating YbAlB4 Systems and Its Topological Aspects (2015)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Matsumoto, Takahiro Tomita, Kentaro Kuga, Eoin C. T. O’Farrell, Yasuyuki Shimura and Satoru Nakatsuji
  • 学会等名: Strongly Correlated Topological Insulators: SmB6 and Beyond
  • 発表場所: Michigan, USA
  • 年月日: 2015-06-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Unconventional quantum criticality in valence fluctuating YbAlB4 (2015)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Matsumoto, Takahiro Tomita, Kentaro Kuga, Eoin C. T. O’Farrell, Yasuyuki Shimura and Satoru Nakatsuji
  • 学会等名: KPS Spring Meeting 2015, Pioneering session: Quantum criticality and Emergent phenomena
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2015-04-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 強相関電子系におけるトポロジー - YbAlB4における例 - (2015)
  • 著者名/発表者名: 松本洋介
  • 学会等名: 走査プローブ顕微鏡を用いた先端計測でアプローチする物性研究 第一回研究会
  • 発表場所: 東京大学物性研究所, 千葉県柏市
  • 年月日: 2015-04-13
  • 招待講演