超低温領域までの新奇電子状態の研究

• 研究課題/領域番号: 15K17691
• 研究種目: 若手研究(B)
• 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: 山下 穣 東京大学, 物性研究所, 准教授 (10464207)
• 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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 超低温物性 / 強相関電子系 / 超伝導 / 量子臨界性 / 超低温

研究成果の概要

本研究は極低温(～50 mK)まで行われている強相関電子系研究を超低温（～1 mK）まで拡張することを目的とした。その第一歩として超低温度領域で有効な測定手段を見出すために、重い電子系超伝導物質CeCoIn5の量子振動測定を行った。その結果、超低温領域で量子振動の振幅の減少と周波数の不連続変化を観測し、超伝導相と隣接する秩序相が存在することがわかった。CeCoIn5の超伝導状態は量子臨界点近傍にあるが、超伝導相と隣接する秩序相の存在の有無は長年の謎であった。全く予想外の本研究成果は、この物質における新しい相の発見にとどまらず、今後の超低温物性研究が非常に有望であることを示している。

研究成果

• [雑誌論文] Thermal Hall Effect in a Phonon-Glass Ba3CuSb2O9 (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Sugii, M. Shimozawa, D. Watanabe, Y. Suzuki, M. Halim, M. Kimata, Y. Matsumoto, S. Nakatsuji, and M. Yamashita
  • 雑誌名: Physical Review Letter 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Emergence of Nontrivial Magnetic Excitations in a Spin Liquid State of Kagome Volborthite (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Watanabe, K. Sugii, M. Shimozawa, Y. Suzuki, T. Yajima, H. Ishikawa, Z. Hiroi, T. Shibauchi, Y. Matsuda, and M. Yamashita
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 113 号: 31 ページ: 8653-8657
  • DOI: 10.1073/pnas.1524076113
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [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
• [学会発表] CeCoIn5における超低温下NMR測定II (2017)
  • 著者名/発表者名: 田代光輝, 山田章悟, 下澤雅明, 杉井かおり, 山下穣, 谷口貴紀, 武田晃, 瀧川仁, 宍戸寛明
  • 学会等名: 日本物理学会 第７２回年次大会（２０１７年）
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] プロトン-π電子相関系における量子スピン液体状態：元素置換効果の考察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 近藤潤, 下澤雅明, 杉井かおり, 山下穣, 上田顕, 森初果, 木俣基, 杉浦栞理, 寺嶋太一, 宇治進也
  • 学会等名: 日本物理学会 第７２回年次大会（２０１７年）
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] カイラル反強磁性体Mn3Snの局所磁化測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 向笠清隆, 下澤雅明, 鈴木喜貴, 山下穣, Muhammad Ikhras, 冨田崇弘, 肥後友也, 中辻知, Marcin Konczykowski, 松田祐司, 松浦康平, 水上雄太, 芝内孝禎, 近藤潤, 杉井かおり, 中村壮智, 勝本信吾
  • 学会等名: 日本物理学会 第７２回年次大会（２０１７年）
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 平行平板中超流動ヘリウム3での回転下NMR信号の回転速度依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村豊, 小原顕, 矢野英雄, 高木丈夫, 山下穣, 石川修六
  • 学会等名: 日本物理学会 第７２回年次大会（２０１７年）
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Kitaevスピン液体候補物質α-RuCl3における熱Hall効果測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大西隆史, 杉井かおり, 下澤雅明, 常盤欣文, 栗田伸之, 田中秀数, 山下穣, 芝内孝禎, 松田祐司
  • 学会等名: 日本物理学会 第７２回年次大会（２０１７年）
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Anomalous thermal and magnetic properties of the chiral antiferromagnet Mn3Sn (2017)
  • 著者名/発表者名: 下澤 雅明
  • 学会等名: Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems
  • 発表場所: 東京大学柏の葉キャンパス駅前サテライト（千葉県柏市）
  • 年月日: 2017-02-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Thermal-Hall effects of spins and phonons (2017)
  • 著者名/発表者名: 山下 穣
  • 学会等名: The 37th REIMEI Workshop on Frontiers of Correlated Quantum Matters and Spintronics
  • 発表場所: 東海村産業・情報プラザ（茨城県那珂郡東海村）
  • 年月日: 2017-01-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] カゴメ格子フラストレート系ボルボサイトの熱輸送異方性測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山下穣, 杉井かおり, 下澤雅明, 石川孟, 矢島健, 廣井善二, 芝内孝禎, 松田祐司
  • 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）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] CeCoIn5における超低温下NMR測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田代光揮, 山田章悟, 下澤雅明, 杉井かおり, 山下穣, 谷口貴紀, 武田晃, 瀧川仁, 宍戸寛明
  • 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）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 子スピン液体候補物質κ -(ET)2Ag2(CN)3の熱伝導率測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 近藤潤, 下澤雅明, 山下穣, 前里光彦, 平松孝章, 吉田幸大, 齋藤軍治
  • 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）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Mn3Snの異常熱ホール効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉井かおり, 今井悠介, 下澤雅明, Muhammad Ikhlas, 清原直樹, 冨田崇弘, 中辻知, 山下穣
  • 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）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Mn3Snの熱ホール測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 今井悠介
  • 学会等名: 日本物理学会 第７１回年次大会（２０１６年）
  • 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] 超低温下におけるCeCoIn5のde Haas-van Alphen効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田章悟
  • 学会等名: 日本物理学会 第７１回年次大会（２０１６年）
  • 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] Anisotropic thermal conductivity of proton fluctuation-induced quantum spin liquid k-H3(Cat-EDT-TTF)2 (2016)
  • 著者名/発表者名: 下澤雅明
  • 学会等名: APS march meeting 2016
  • 発表場所: Baltimore (USA)
  • 年月日: 2016-03-14
  • 国際学会
• [学会発表] Ba3CuSb2O9の熱輸送特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉井かおり
  • 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: 2015-09-16
• [学会発表] 走査型SQUID顕微鏡システムの試作と検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 下澤雅明
  • 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: 2015-09-16
• [備考] スピン液体状態における熱ホール効果の発見 (2016.7.19)
  • URL: http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/issp_wms/DATA/OPTION/news20160719.pdf
• [備考] 絶縁体中に磁場で曲がる熱輸送過程があることが判明
  • URL: http://www.u-tokyo.ac.jp/ja/utokyo-research/research-news/thermal-conduction-bent-by-magnetic-field-found-in-insulators.html
• [備考] 格子振動による熱流が磁場で曲がることを発見 (2017.3.22)
  • URL: http://www.issp.u-tokyo.ac.jp/issp_wms/DATA/OPTION/release20170322.pdf