結晶の空間反転対称性に着目した強相関化合物の超高圧下における新奇量子現象の探索（国際共同研究強化）

• 研究課題/領域番号: 15KK0149
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 本多 史憲 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (90391268)
• 研究期間 (年度): 2016 – 2019
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
• キーワード: 圧力下物性 / 強相関電子系 / 純良単結晶 / フラストレーション磁性 / 量子振動 / 超伝導 / フェルミ面 / ウラン化合物 / 希土類化合物 / 圧力下物性測定 / 強磁場下物性測定 / 磁性体 / 非対称スピン-軌道相互作用 / 強相関f電子系 / 空間反転対称性 / 高圧下物性 / 磁気量子臨界 / アクチノイド化合物 / 純良単結晶育成 / 固体物性（実験） / 圧力下物性研究 / 希土類・アクチノイド化合物

研究成果の概要

チェコ共和国カレル大学、チェコ科学アカデミー物理学研究所、フランス原子力庁、フランス国立強磁場研究所との国際共同研究により、空間反転対称性をもたない結晶構造, 磁性イオンのジグザグ構造、幾何学的フラストレーションなど特徴的な構造をもつ強相関化合物をターゲットに, 純良単結晶育成を行い、高圧力領域における極低温物性研究を行った。なかでも、結晶構造に空間反転対称性を持たないウラン化合物反強磁性体であるUIrSi3の純良単結晶育成に世界で初めて成功し様々な物性を明らかにすることができた。また３国間で始まった国際共同研究をさらに発展させることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

強相関電子系の中でもアクチノイド化合物に関する研究は各国で行われているものの、その軍事利用、商業的利用、そして安全管理の観点からその取り扱いだけでなく、使用や運搬などにあたるまで厳重に管理されている。本課題では、国際共同研究により、独立に研究を行っていた日本、チェコ、フランスの５機関について結晶育成から物性測定までを連携して行う国際共同研究の枠組みを構築したことで、UIrSi3や新しく見つかった超伝導体UTe2などの研究を速やかに行うことができた。人材育成や人材交流の観点からも大きな成果を得ることができた。

研究成果

• [国際共同研究] フランス国立強磁場研究所（LNCMI-CNRS)(フランス) (2019)
• [国際共同研究] カレル大学(チェコ) (2018)
• [国際共同研究] カレル大学(チェコ) (2016)
• [国際共同研究] フランス原子力庁（CEA）(フランス) (2016)
• [雑誌論文] Spin-Triplet Superconductivity in UTe2 and Ferromagnetic Superconductors (2020)
  • 著者名/発表者名: Aoki Dai、Nakamura Ai、Honda Fuminori、Li DeXin、Homma Yoshiya、Shimizu Yusei、Sato Yoshiki J.、Knebel Georg、Brison Jean-Pascal、Pourret Alexandre、Braithwaite Daniel、Lapertot Gerard、Niu Qun、Valiska Michal、Harima Hisatomo、Flouquet Jacques
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 30 ページ: 011065-011065
  • DOI: 10.7566/jpscp.30.011065
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Unconventional Superconductivity in Heavy Fermion UTe2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Aoki Dai、Nakamura Ai、Honda Fuminori、Li DeXin、Homma Yoshiya、Shimizu Yusei、Sato Yoshiki J.、Knebel Georg、Brison Jean-Pascal、Pourret Alexandre、Braithwaite Daniel、Lapertot Gerard、Niu Qun、Valiska Michal、Harima Hisatomo、Flouquet Jacques
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 88 号: 4 ページ: 043702-043702
  • DOI: 10.7566/jpsj.88.043702
  • NAID: 210000155572
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Metamagnetic Transition in Heavy Fermion Superconductor UTe2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Miyake Atsushi、Shimizu Yusei、Sato Yoshiki J.、Li Dexin、Nakamura Ai、Homma Yoshiya、Honda Fuminori、Flouquet Jacques、Tokunaga Masashi、Aoki Dai
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 88 号: 6 ページ: 063706-063706
  • DOI: 10.7566/jpsj.88.063706
  • NAID: 130008152363
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetotransport as a probe of phase transformations in metallic antiferromagnets: The case of UIrSi3 (2019)
  • 著者名/発表者名: Honda F.、Valenta J.、Prokleska J.、Pospisil J.、Proschek P.、Prchal J.、Sechovsky V.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 100 号: 1 ページ: 0144011-11
  • DOI: 10.1103/physrevb.100.014401
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Multiple superconducting phases in a nearly ferromagnetic system (2019)
  • 著者名/発表者名: Braithwaite D.、Valiska M.、Knebel G.、Lapertot G.、Brison J.-P.、Pourret A.、Zhitomirsky M. E.、Flouquet J.、Honda F.、Aoki D.
  • 雑誌名: Communications Physics 巻: 2 号: 1 ページ: 147-147
  • DOI: 10.1038/s42005-019-0248-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Extended stability range of the non-Fermi liquid phase in UCoAl (2018)
  • 著者名/発表者名: Havela L、Kolomiets A V、Andreev A V、Griveau J-C、Honda F、Arnold Z
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 30 号: 38 ページ: 385601-385601
  • DOI: 10.1088/1361-648x/aada59
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pressure-induced valence change and moderate heavy fermion state in Eu-compounds (2018)
  • 著者名/発表者名: Honda Fuminori、Okauchi Keigo、Sato Yoshiki、Nakamura Ai、Akamine Hiromu、Ashitomi Yosuke、Hedo Masato、Nakama Takao、Takeuchi Tetsuya、Valenta Jaroslav、Prchal Jiri、Sechovsky Vladimir、Aoki Dai、Onuki Yoshichika
  • 雑誌名: Physica B: Condensed Matter 巻: 536 ページ: 182-191
  • DOI: 10.1016/j.physb.2017.09.094
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Antiferromagnetism and phase transitions in noncentrosymmetric UIrSi3 (2018)
  • 著者名/発表者名: Valenta J.、Honda F.、Valiska M.、Opletal P.、Kastil J.、Misek M.、Divis M.、Sandratskii L.、Prchal J.、Sechovsky V.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 号: 14 ページ: 144423-144423
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.144423
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Consecutive magnetic phase diagram of UCoGe-URhGe-UIrGe system (2018)
  • 著者名/発表者名: Pospisill Jiri、Haga Yoshinori、Miyake Atsushi、Kambe Shinsaku、Tateiwa Naoyuki、Tokunaga Yo、Honda Fuminori、Nakamura Ai、Homma Yoshiya、Tokunaga Masashi、Aoki Dai、Yamamoto Etsuji
  • 雑誌名: Physica B: Condensed Matter 巻: 536 ページ: 532-534
  • DOI: 10.1016/j.physb.2017.10.050
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Switching of magnetic ground states across the UIr1－x Rhx Ge alloy system (2017)
  • 著者名/発表者名: Jiri Pospisil, Yoshinori Haga, Shinsaku Kambe, Yo Tokunaga, Naoyuki Tateiwa, Dai Aoki, Fuminori Honda, Ai Nakamura, Yoshiya Homma, Etsuji Yamamoto, Tomoo Yamamura
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 95 号: 15 ページ: 1551381-15
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.155138
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Electronic properties of an antiferromagnet UIrSi3 with non-centrosymmetric crystal structure (2019)
  • 著者名/発表者名: F. Honda, J. Valenta, J. Pospisil, M. Valiska, P. Opletal, J. Kastil, M. Misek, J. Prchal, J. Hornung, J. Klotz, S. Mishra, I. Sheikin, and V. Sechovsky
  • 学会等名: J-Physics 2019, International Conference & KINKEN-WAKATE 2019 Multipole Physics
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of pressure on the ferromagnetism of UCu2P2 (2019)
  • 著者名/発表者名: F. Honda, K. Kitabayashi, Y. J. Sato, A. Maurya, D. X. Li, S. Tsuchida, J. Prchal, J. Valenta, M. Divis, I. Turek, D. Kaczorowski, A. Nakamura, Y. Shimizu, Y. Homma, D. Aoki, and L. Havela
  • 学会等名: 57th European High Pressure Research Group Meeting on High Pressure Science and Technology
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of pressure on the ferromagnetism of UCu2P2 and UCuP2 (2019)
  • 著者名/発表者名: F. Honda, K. Kitabayashi, Y. J. Sato, A. Maurya, D. X. Li, S. Tsuchida, A. Nakamura, Y. Shimizu, Y. Homma, D. Aoki, and L. Havela
  • 学会等名: 14th Asia-Pacific Physics Conference (APPC-14)
  • 国際学会
• [学会発表] UCu2P2 and high Curie temperatures at U-based ferromagnets (2019)
  • 著者名/発表者名: Ladislav Havela, Jiri Prchal, Jaroslav Valenta, Martin Divis, Ilja Turek, Fuminori Honda, Dariusz Kaczorowski, Kazuma Kitabayashi, Dexin Li, Arvind Maurya, Dai Aoki
  • 学会等名: The Joint European Magnetic Symposia (JEMS) 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 強磁性体UCu2P2の圧力効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 北林和真, 本多史憲, 土田真吾, 佐藤芳樹, 李徳新, 仲村愛, 清水悠晴, 本間佳哉, 青木大, Ladislav Havela, Dariusz Kaczorowski
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会(2019年)
• [学会発表] 結晶構造に反転対称性を持たないUIrSi3の単結晶育成と磁性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 本多史憲, Valenta Jaroslav, Valiska Michal, Bara Vondrackova, Petr Opletal, Jiri Kastil, Martin Misek, Prchal Jiri, Martin Divis, Leonid Sandratskii, Sechovsky Vladimir
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] Investigation of Exotic Electronic Properties on RTX3 Compounds Without Inversion Symmetry in the Crystal Structure (2018)
  • 著者名/発表者名: Fuminori Honda
  • 学会等名: Condensed Matter and Materials Science 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Unusual magnetic properties of non-centrosymmetric compound UIrSi3 (2018)
  • 著者名/発表者名: F. Honda, J. Valenta, J. Pospisil, M. Valiska, P. Opletal, J. Kastil, M. Misek, M. Divis, L. Sandratski, J. Prchal, V. Sechovsky
  • 学会等名: The International Workshop on Dual Nature of f-electrons (IWDN2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Single crystal growth and unusual magnetic properties of non-centrosymmetric compound UIrSi3 (2018)
  • 著者名/発表者名: Honda, Fuminori; Valenta, Jaroslav; Pospisil, Jiri; Valiska, Michal; Opletal, Petr; Kastil, Jiri; Misek, Martin; Divis, Martin; Sandratski, Leonid; Prchal, Jiri; Sechovsky, Vladimir
  • 学会等名: 2018 International Conference on Magnetism (ICM2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Single crystal growth and magnetic properties of non-centrosymmetric compound UIrSi3 (2018)
  • 著者名/発表者名: Fuminori Honda, Jirka Pospisil, Jaroslav Valenta, Michal Valiska, Petr Opletal, Jirka Kastil, Martin Misek, Martin Divis, Leonid Sandratskii, Jirka Prchal, and Vladimir Sechovsky
  • 学会等名: J-Physics 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 強磁性体EuRu2P2の圧力下物性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 本多史憲, Zubac Jan, Prchal Jiri, 佐藤芳樹, 仲村愛, 青木大, 赤嶺拡, 安次富洋介, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦, Sechovsky Vladimir
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会(2018年)
• [学会発表] UIrSi3の単結晶育成と物性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 本多史憲, Valenta Jaroslav, Valiska Michal, Bara Vondrackova, Petr Opletal, Jiri Kastil, Prchal Jiri, 李徳新, 青木大, Sechovsky Vladimir
  • 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
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Single crystal growth and physical properties of AnTSi3 compounds(An = actinide, T = transition metal) (2017)
  • 著者名/発表者名: F. Honda, Y. Sato, A. Nakamura, J. Valenta, M. Valiska，B. Vondrackova，P. Opletal， J. Kastil，J. Prchal, T. Yamamura, Y. Onuki, V. Sechovsky, and Dai Aoki
  • 学会等名: ACTINIDE 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Pressure-induced valence change and moderate heavy fermion state in Eu-compounds (2017)
  • 著者名/発表者名: Fuminori HONDA, Keigo OKAUCHI, Yoshiki SATO, Ai NAKAMURA, Hiromu AKAMINE, Yosuke ASHITOMI, Masato HEDO, Takao NAKAMA, Yoshichika ONUKI, Miho NAKASHIMA, Yasushi AMAKO, Tetsuya TAKEUCHI, Time TAHARA, Takanori KIDA, Masayuki HAGIWARA, Jaroslav VALENTA, Jiri
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Metamagnetic transition in UIrSi3 single crystal (2017)
  • 著者名/発表者名: Jaroslav VALENTA, Fuminori HONDA, Michal VALISKA, Jiri KASTIL, Kristina VLASKOVA, Petr OPLETAL, Jiri PRCHAL, Vladimir SECHOVSKY
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Single crystal growth and peculiar magnetic properties of UIrSi3 (2017)
  • 著者名/発表者名: F. Honda, A. Nakamura, J. Valenta, M. Valiska，B. Vondrackova, P. Opletal, J. Kastil, J. Prchal, V. Sechovsky, and Dai Aoki
  • 学会等名: J-Physics 2017: International Workshop on Multipole Physics and Related Phenomena
  • 国際学会
• [学会発表] Pressure effect on metamagnetic transition in UIrSi3 (2017)
  • 著者名/発表者名: J. Valenta, F. Honda, J. Kastil, J. Prchal and V. Sechovsky
  • 学会等名: EHPRG 2017
  • 国際学会
• [学会発表] フラストレートした構造を持つCe2MgSi2の磁性と圧力誘起臨界現象 (2016)
  • 著者名/発表者名: 本多史憲, Jarda Valenta, Jiri Prchal, Milan Klicpera, Ouladdiaf Bachir, 佐藤翔子, 広瀬雄介, 摂待力生, 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
  • 年月日: 2016-09-13
• [備考] 国際シンポジウムのWebページ
  • URL: http://kfkl.cz/pcfes/tokimeki-2018
• [学会・シンポジウム開催] International Symposium: CORRELATED F-ELECTRON MATERIALS AND RELATION TO THEIR STRUCTURES (2018)