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新構造124型希土類化合物の開発と超高圧下新量子相の探索

研究課題

研究課題/領域番号 15K13523
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

北川 健太郎  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 講師 (90567661)

研究分担者 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)
研究協力者 高木 英典  東京大学, 大学院理学系研究科, 教授 (40187935)
高山 知弘  Max Planck Institute for Solid State Research, Department of Quantum Materials, Scientist
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 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
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: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード超高圧技術 / 核磁気共鳴 / スピン液体 / 重い電子系 / Ir化合物 / Yb化合物 / 高圧技術 / キタエフ系 / 強相関電子系 / 超高圧 / 新物質開発 / 量子臨界現象
研究成果の概要

研究代表者らが発見した新構造物質とその他の新物質系の超高圧物性探索を目的とした。新物質YbCo2Ge4では、超高圧磁気相図の作成により1GPa付近での低い圧力での量子臨界点の存在を明らかにした。次に、本課題開始時に世界的に盛んに研究され始めたキタエフ量子スピン液体に注力した。まず、常圧・無磁場下でキタエフ系初のスピン液体実証として2次元蜂の巣格子H3LiIr2O6の50mKまで常磁性が保たれたスピン液体性と特徴的な線形分散フェルミ励起を報告した。その後、類似の三次元ネットワークの ハイパーハニカム型新物質β-Li2IrO3において超高圧下で磁性相とスピン一重項二量体形成の競合を明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (38件) (うち国際学会 10件、 招待講演 6件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] シュツットガルト大学/マックスプランク研究所/アウグスブルグ大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [国際共同研究] アウグスブルク大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A spin?orbital-entangled quantum liquid on a honeycomb lattice2018

    • 著者名/発表者名
      Kitagawa K.、Takayama T.、Matsumoto Y.、Kato A.、Takano R.、Kishimoto Y.、Bette S.、Dinnebier R.、Jackeli G.、Takagi H.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 554 号: 7692 ページ: 341-345

    • DOI

      10.1038/nature25482

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Solution of the heavily stacking faulted crystal structure of the honeycomb iridate H3LiIr2O62017

    • 著者名/発表者名
      S. Bette, T. Takayama, K. Kitagawa, R. Takano, H. Takagi, R. E. Dinnebier
    • 雑誌名

      Dalton Trans.

      巻: 46 号: 44 ページ: 15216-15227

    • DOI

      10.1039/c7dt02978k

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Pressure studies on the antiferromagnetic Kondo semiconductor Ce(Ru1-xRhx)2Al10 (x = 0,0.1)2017

    • 著者名/発表者名
      H. Tanida, K. Kitagawa, N. Tateiwa, M. Sera, and T. Nishioka
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 号: 23

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.235131

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] T/B scaling without quasiparticle mass divergence: YbCo2Ge42016

    • 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

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 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 spectroscopy2016

    • 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

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Quantum Liquid and Phase Diagram of Honeycomb and Hyperhoneycomb Iridates2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kitagawa
    • 学会等名
      TMS-EPiQS 2nd Alliance Workshop: Topological magnets and topological superconductors
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-pressure phase diagram by NMR study on hyperhoneycomb β-Li2IrO32018

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi, K. Kitagawa, S. Sasaki, T. Takayama, H. Takagi
    • 学会等名
      Max Plank-UBC-UTokyo School - Elementary Excitations in Quantum Materials -
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High-pressure phase diagram by NMR study on hyperhoneycomb β-Li2IrO32018

    • 著者名/発表者名
      Y. Hayashi, K. Kitagawa, S. Sasaki, T. Takayama, H. Takagi
    • 学会等名
      The 18th Taiwan-Japan-Korea Symposium on Strongly Correlated Electron Systems (TJK18)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantum Liquid of Honeycomb Iridate2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kitagawa, T. Takayama, Y. Matsumoto, Y. Kishimoto, R. Takano, H. Takagi
    • 学会等名
      The 18th Taiwan-Japan-Korea Symposium on Strongly Correlated Electron Systems (TJK18)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ハイパーハニカムβ-Li2IrO3 のNMR・磁化測定による高圧相図2018

    • 著者名/発表者名
      林義之, 北川健太郎, 佐々木秀, 高山知弘, 高木英典
    • 学会等名
      第9回低温センター研究交流会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ハイパーハニカムβ-Li2IrO3のNMR・磁化測定による高圧相図2018

    • 著者名/発表者名
      林義之, 北川健太郎, 佐々木秀, 岸本恭来, 高山知弘, 高木英典
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 31P-NMRによるEuRu2P2の高圧下電子状態2018

    • 著者名/発表者名
      與儀護, 佃春香, 盛小禰太一, 比嘉野乃花, 久保田史洋, 上原弘敬, 北川健太郎, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] New Jeff=1/2 Quantum Liquid on Honeycomb Lattice2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kitagawa
    • 学会等名
      1st Asia Pacific Workshop on Quantum Magnetism (APWQM 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum Spin Liquid Phenomena in Honeycomb and Hyperhoneycomb Iridates2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kitagawa
    • 学会等名
      International Workshop on Frontiers of Research in Quantum Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ハニカム・ハイパーハニカムIr 酸化物のスピン液体物性2017

    • 著者名/発表者名
      北川健太郎
    • 学会等名
      科学研究費補助金 基盤研究(A)研究会「第二回 量子スピン液体研究の新展開」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [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
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [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
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CeCu2Si2の高圧・強磁場領域のCu-NMR2017

    • 著者名/発表者名
      藤原賢二, 高松祐弥, 本山岳, 三好清貴, 小林達生, 北川健太郎, 佐々木孝彦, 後藤貴行, 小手川恒, 藤秀樹, S. Seiro, C. Geibel, F. Steglich
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高圧下量子スピン液体β-Li2IrO3単結晶のNMR2017

    • 著者名/発表者名
      林義之, 北川健太郎, 岸本恭来, 高山知弘, 高木英典
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Ultrahigh-pressure NMR and magnetization study on hyperhoneycomb beta-Li2IrO32017

    • 著者名/発表者名
      林義之, 北川健太郎, 佐々木秀, 岸本恭来, 高山知弘, 高木英典
    • 学会等名
      第11回物性科学領域横断研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ハイパーハニカムβ-Li2IrO3単結晶のNMR2017

    • 著者名/発表者名
      林義之, 北川健太郎, 岸本恭来, 高山知弘, 高木英典
    • 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(大阪府豊中市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] CeCu2Si2の強磁場・高圧下における価数状態の研究-III2017

    • 著者名/発表者名
      高松祐弥, 藤原賢二, 須和田裕貴, 本山岳, 三好清貴, 小林達生, 北川健太郎, 佐々木孝彦, 後藤貴行, S. Seiro, C. Geibel, F. Steglich
    • 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(大阪府豊中市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Honeycomb-lattice iridate as spin-orbital complex quantum liquid2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kitagawa
    • 学会等名
      Workshop on Solid-state chemistry for oxide and mixed-anion systems
    • 発表場所
      京都大学(京都府宇治市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pressure control of quantum magnets with heavy transition-metals2017

    • 著者名/発表者名
      Marian Blankenhorn, Tomohiro Takayama, Kentaro Kitagawa, Carl Fuerderer, and Hidenori Takagi
    • 学会等名
      DPG Spring Meeting(ドイツ物理学会春季大会)
    • 発表場所
      Dresden(ドイツ連邦共和国)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] CeCu2Si2の強磁場・高圧下における価数状態の研究2016

    • 著者名/発表者名
      藤原賢二, 須和田裕貴, 本山岳, 三好清貴, 小林達生, 北川健太郎, 佐々木孝彦, 後藤貴行, S. Seiro, C. Geibel, F. Steglich
    • 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
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] X線吸収分光・NMR測定による近藤半導体SmB6の高圧下電子状態2016

    • 著者名/発表者名
      江見直哉, 小山岳秀, 西山功兵, 上田光一, 水戸毅, 水牧仁一朗, 河村直己, 石松直樹, 北川健太郎, 加賀山朋子, H. Nguyen, 清水克哉, 伊賀文俊, N. Shitsevalova
    • 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
      2016-03-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Yb 3d-2p共鳴X線発光分光によるYbCo2Zn20およびYbCo2Ge4の電子状態の研究2016

    • 著者名/発表者名
      河村直己, 水牧仁一朗, 魚住孝幸, 藤内博紀, 松林和幸, 岩谷誠, 北川健太郎, 広瀬雄介, 本多史憲, 渡辺真仁
    • 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
      2016-03-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 水素置換Li2IrO3における量子スピン液体状態のNMR測定2016

    • 著者名/発表者名
      高野陸, 北川健太郎, 高山知弘, 岸本恭来, 高木英典
    • 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
      2016-03-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] New spin liquids on honeycomb iridates as seen by NMR2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kitagawa
    • 学会等名
      (5th International Conference on Superconductivity and Magnetism (ICSM2016)
    • 発表場所
      Fethiye(トルコ共和国)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [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,中辻知,北川健太郎,上床美也
    • 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)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 四極子自由度をもつPrTi2Al20における圧力下ゼーベック係数測定2016

    • 著者名/発表者名
      村田一貴, 町田洋, 井澤公一, 北川健太郎, 辻本真規, 酒井明人, 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(石川県金沢市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] PrRh2Zn20の電気抵抗率の圧力・磁場効果2016

    • 著者名/発表者名
      吉田太地, 町田洋, 井澤公一, 北川健太郎, 島田祐樹, 長澤直裕, 鬼丸孝博, 高畠敏郎
    • 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)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] CeCu2Si2の強磁場・高圧下における価数状態の研究-II2016

    • 著者名/発表者名
      高松祐弥, 藤原賢二, 須和田裕貴, 本山岳, 三好清貴, 小林達生, 北川健太郎, 佐々木孝彦, 後藤貴行, S. Seiro, C. Geibel, F. Steglich
    • 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)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Ce(RuxRh1-x)2Al10の圧力効果 III 電気抵抗2016

    • 著者名/発表者名
      谷田博司, 片岡真一, 山本昇由, 松村武, 世良正文, 北川健太郎, 西岡孝
    • 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)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 近藤半導体SmB6の単結晶試料を用いた高圧下NMR2016

    • 著者名/発表者名
      江見直哉, 西山功兵, 小山岳秀, 上田光一, 水戸毅, 北川健太郎, N. Shitsevalova
    • 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)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] New spin liquids on honeycomb iridates as seen by NMR2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kitagawa, T. Takayama, Y. Kishimoto, R. Takano, H. Takagi
    • 学会等名
      Topo Mat Meeting
    • 発表場所
      Stuttgart(ドイツ連邦共和国)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Strong spin-orbit coupling and exotic magnetism in complex Ir oxides2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kitagawa
    • 学会等名
      2016 Hefei Conference on Novel Phenomena in High Magnetic Fields (2016nphmf)
    • 発表場所
      Hefei, 中華人民共和国
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 極低温・超高圧NMR測定によるβ-Li2IrO3のスピン液体的挙動の研究2015

    • 著者名/発表者名
      北川健太郎, 岸本恭来, 高山知弘, 高木英典
    • 学会等名
      第56回高圧討論会
    • 発表場所
      JMSアステールプラザ(広島県広島市)
    • 年月日
      2015-11-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Yb系新物質YbCo2Ge4における圧力効果2015

    • 著者名/発表者名
      松林和幸, 岩谷誠, 北川健太郎, 河村直己, 水牧仁一朗, 石松直樹, 渡辺真仁, 上床美也
    • 学会等名
      第56回高圧討論会
    • 発表場所
      JMSアステールプラザ(広島県広島市)
    • 年月日
      2015-11-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 小さな半導体ギャップを持つSm系化合物における電子状態SmB6の価数・磁性・ギャップ2015

    • 著者名/発表者名
      水戸毅, 江見直哉, 西山功兵, 谷口太一, 小山岳秀, 上田光一, 小原孝夫, 水牧仁一朗, 河村直己, 石松直樹, 北川健太郎, 小山内湧人, 林健人, 伊賀文俊, N. Shitsevalova
    • 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
      2015-09-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Li2IrO3のH置換及び高圧下のNMRで見たスピン液体的性質2015

    • 著者名/発表者名
      北川健太郎, 岸本恭来, 高山知弘, 高木英典
    • 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
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/takagi_lab/kitagprofile.html

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-08-05  

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