量子ビームの相補利用でみる多様な秩序変数による量子臨界現象

• 研究課題/領域番号: 16K05031
• 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: 量子ビーム科学
• 研究機関: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 金子 耕士 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (30370381)
• 研究期間 (年度): 2016-10-21 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 中性子散乱 / 放射光 / 強相関物性 / 量子臨界現象 / 磁気スキルミオン / 放射光実験 / 磁気スキルミオン格子 / 量子ビーム / 強相関電子系 / 国際協力 / 物性実験 / 強関電子系

研究成果の概要

本課題では，磁性・格子やその結合などさまざまな秩序変数に着目し，それらが臨界点近傍で引き起こす新奇現象について，量子ビームを相補的に利用し，調べた．磁気揺らぎの代表物質YbRh2Si2では，これまで未知の領域であった臨界点ごく近傍での新たな磁気秩序を，格子揺らぎの(Sr,Ca)3T4Sn13 (T=Rh,Ir)については，格子揺らぎ起源の直接的な証拠を，さらにEu化合物では，EuPtSiの相転移近傍の領域で，f電子系で初めてとなる磁気スキルミオン格子の実現を微視的に明らかにした．X線，中性子各々の特徴を活かし，臨界的近傍の新たな静的・動的構造を明らかに出来た点で，有意義な成果が得られた．

研究成果の学術的意義や社会的意義

本課題では，中性子と放射光X線，各々の特徴を活かし，磁性や格子により引き起こされる臨界点近傍の特徴的な振る舞いを微視的に明らかにした．これらの情報は，量子ビームプローブでのみ得られるもので，他の実験結果や理論的な研究の進展に有益な成果が得られた．また実験は，J-PARCやSPring-8などの大型施設を相補的に駆使して実施したもので，先端施設の有用性を示す意味でも有意義な成果であったと言える．

研究成果

• [国際共同研究] Oak Ridge National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] Chinese University of Hong Kong(中国)
• [国際共同研究] MPl for Chemical Physics of Solids(ドイツ)
• [国際共同研究] CEA-Grenoble(フランス)
• [国際共同研究] Oak Ridge National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] MPI-CPfS/Helmholtz Zentrum Berlin(ドイツ)
• [国際共同研究] The Chinese University of Hong Kong(中国)
• [国際共同研究] Institut Laue-Langevin/CEA(フランス)
• [国際共同研究] Oak Ridge National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] MPI for Chemical Physics of Solids(Germany)
• [国際共同研究] Institut Laue Langevin/CEA(France)
• [国際共同研究] The Chinese University of Hong Kong(China)
• [国際共同研究] MPI for Chemical Physics of Solids/Helmholtz-Zentrum Berlin/Goethe University Frankfurt(Germany)
• [国際共同研究] CEA-Grenoble/Institut Laue-Langevin(France)
• [国際共同研究] Oak Ridge National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] ISIS Rutherford Appleton Laboratory(United Kingdom)
• [国際共同研究] Chinese University of Hong Kong(China)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Nature of Structural Instabilities in Superconducting Sr3Ir4Sn13 (2020)
  • 著者名/発表者名: Kaneko Koji、Cheung Yiu Wing、Hu Yajian、Imai Masaki、Tanioku Yasuaki、Kanagawa Hibiki、Murakawa Joichi、Moriyama Kodai、Zhang Wei、Lai Kwing To、Matsuda Masaaki、Yoshimura Kazuyoshi、Tsutsui Satoshi、Goh Swee Kuan
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 30 ページ: 011032-011032
  • DOI: 10.7566/jpscp.30.011032
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Multi-Step Magnetic Transitions in EuNiIn4 (2020)
  • 著者名/発表者名: S. Ikeda, K. kneko, Y. Tanaka, T. Kawasaki, T. Hanashima, K. Munakata, A. Nakao, R. Kiyanagi, T. Ohhara, K. Mochizuki, A. Kondo, K. Kindo, Y. Homma, M. D. Frontzek, H. Kobayashi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 89 号: 1 ページ: 014707-014707
  • DOI: 10.7566/jpsj.89.014707
  • NAID: 210000157872
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] muSR and Neutron Scattering Studied on Possible Partially-Disordered Magnetic State Coexisting with Heavy Quasiparticles in SmPt2Si2 (2020)
  • 著者名/発表者名: Naoki Nakamura, Ryuji Higashinaka, Kengo Fushiya, Ryo Tsubota, Takashi U. Ito, Wataru Higemoto, Akiko Nakao, Ryoji Kiyanagi, Takashi Ohhara, Koji Kaneko, Tatsuma D. Matsuda, and Yuji Aoki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Cof. 巻: 29 ページ: 12009-12009
  • DOI: 10.7566/jpscp.29.012009
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Unique Helical Magnetic Order and Field-Induced Phase in Trillium Lattice Antiferromagnet EuPtSi (2019)
  • 著者名/発表者名: Kaneko Koji、Frontzek Matthias D.、Matsuda Masaaki、Nakao Akiko、Munakata Koji、Ohhara Takashi、Kakihana Masashi、Haga Yoshinori、Hedo Masato、Nakama Takao、Onuki Yoshichika
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 88 号: 1 ページ: 013702-013702
  • DOI: 10.7566/jpsj.88.013702
  • NAID: 40021772136
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetic Field Induced Triple-q Magnetic Order in Trillium Lattice Antiferromagnet EuPtSi Studied by Resonant X-ray Scattering (2019)
  • 著者名/発表者名: Tabata Chihiro、Matsumura Takeshi、Nakao Hironori、Michimura Shinji、Kakihana Masashi、Inami Toshiya、Kaneko Koji、Hedo Masato、Nakama Takao、Onuki Yoshichika
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 88 号: 9 ページ: 093704-093704
  • DOI: 10.7566/jpsj.88.093704
  • NAID: 40022008716
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on use of superconducting magnet and first inelastic neutron scattering experiment under magnetic field at 4SEASONS spectrometer (2019)
  • 著者名/発表者名: Kajimoto Ryoichi、Ishikado Motoyuki、Kira Hiroshi、Kaneko Koji、Nakamura Mitsutaka、Kamazawa Kazuya、Inamura Yasuhiro、Ikeuchi Kazuhiko、Iida Kazuki、Murai Naoki、Ohira-Kawamura Seiko、Takahashi Ryuta、Aoyama Kazuhiro、Kambara Wataru
  • 雑誌名: Physica B: Condensed Matter 巻: 556 ページ: 26-30
  • DOI: 10.1016/j.physb.2018.11.065
  • NAID: 120007153035
  • 査読あり
• [雑誌論文] 4f電子系化合物EuPtSiにおける磁気スキルミオン (2019)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士，垣花将司，辺土正人，仲間隆男，大貫惇睦
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 54 ページ: 757-766
  • NAID: 40022104649
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Evidence of a structural quantum critical point in (CaxSr1?x)3Rh4Sn13 from a lattice dynamics study (2018)
  • 著者名/発表者名: Cheung Y. W.、Hu Y. J.、Imai M.、Tanioku Y.、Kanagawa H.、Murakawa J.、Moriyama K.、Zhang W.、Lai K. T.、Yoshimura K.、Grosche F. M.、Kaneko K.、Tsutsui S.、Goh Swee K.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 98 号: 16
  • DOI: 10.1103/physrevb.98.161103
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Retreat from Stress: Rattling in a Planar Coordination (2018)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Suekuni, Chul Ho Lee, Hiromi I. Tanaka, Eiji Nishibori, Atsushi Nakamura, Hidetaka Kasai, Hidetomo Usui, Masayuki Ochi, Takumi Hasegawa, Mitsutaka Nakamura, Seiko Ohira‐Kawamura, Tatsuya Kikuchi, Koji Kaneko, Hirotaka Nishiate, Katsuaki Hashikuni, Yasufumi Kosaka, Kazuhiko Kuroki, Toshiro Takabatake, 他1名
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 30 号: 13 ページ: 1706230-1706230
  • DOI: 10.1002/adma.201706230
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inelastic X-ray scattering of RT Al 3 ( R = La, Ce, T = Cu, Au) (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui Satoshi、Kaneko Koji、Pospisil Jiri、Haga Yoshinori
  • 雑誌名: Physica B: Condensed Matter 巻: 536 ページ: 24-27
  • DOI: 10.1016/j.physb.2017.09.087
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Second-order Structural Transition in (Ca0.5Sr0.5)3Rh4Sn13 (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. W. Cheung, Y. J. Hu, S. K. Goh, K. Kaneko, S. Tsutsui, P. W. Logg, F. M. Grousch, H. Kanagawa, Y. Tanioku, M. Imai, T. Matsumoto, K. Yoshimura
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 巻: 807 ページ: 0320021-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/807/3/032002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Second-order structural transition in the superconductor La3Co4Sn13 (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. W. Cheung, J. Z. Zhang, J. Y. Zhu, W. C. Yu, Y. J. Hu, D. G. Wang, Y. Otomo, K. Iwasa, K. Kaneko, M. Imai, H. Kanagawa, K. Yoshimura, S. K. Goh
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 93 号: 24
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.241112
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Unique magnetic structure of YbCo2Si2 (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Mufti, K. Kaneko, A. Hoser, M. Gutmann, C. Geibel, C. Krellner, O. Stockert
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 94 号: 4 ページ: 0451161-8
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.045116
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetic structure of divalent europium compound EuGa4 studied by single crystal time-of-flight neutron diffraction (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kawasaki, K. Kaneko, A. Nakamura, N. Aso, M. Hedo, T. Nakama, T. Ohhara, R. Kiyanagi, K. Oikawa, I. Tamura, A. Nakao, K. Munakata, T. Hanashima and Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 11 ページ: 114711-114715
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.114711
  • NAID: 210000134159
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] JRR-3 装置群を活用した強相関電子系研究の再稼働 ~J-PARCとの相補性~ (2020)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士
  • 学会等名: 日本物理学会 第75回年次大会 シンポジウム
• [学会発表] 中性子散乱でみるEuPtSi のA相およびその異方性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士, 田端千紘, 大石一城, 伊藤孝, 中尾裕則, Matthias D. Frontzek, 松田雅昌, 宗像孝司, 中尾朗子, 大原高志, 垣花将司, 芳賀芳範, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会 第75回年次大会
• [学会発表] Skyrmion lattice in 4f-electron magnet EuPtSi: neutron scattering study (2019)
  • 著者名/発表者名: Koji Kaneko, Matthias D. Frontzek, Masaaki Matsuda, Takashi U. Ito, Kazuki Ohishi, Akiko Nakao, Koji Munakata, Takashi Ohhara, Masashi Kakihana, Yoshinori Haga, Masato Hedo, Takao Nakama, and Yoshichika Onuki
  • 学会等名: J-Physics 2019 International Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] First experiments at WAND2 & JRR-3 and J-PARC instrument suite (2019)
  • 著者名/発表者名: Koji Kaneko
  • 学会等名: WAND2 - complementarity and synergy effects with the JRR-3 instrument suite
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Probing the A phase of EuPtSi by neutron scattering (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko, C. Tabata, K. Ohishi, T. U. Ito, H. Nakao, M. D. Frontzek，M. Matsuda，K. Munakata，A. Nakao，T. Ohhara, M. Kakihana，Y. Haga，M. Hedo，T. Nakama，Y. Onuki
  • 学会等名: J-Physics Annual Meeting FY2019
  • 招待講演
• [学会発表] JRR-3の現状と展望 (2019)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士
  • 学会等名: 23rd CROSSroads Workshop 「量子ビーム実験施設における試料環境」
  • 招待講演
• [学会発表] Power of new 2D-PSD of WAND2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Koji Kaneko, Matthias D. Frontzek, S. Ikeda, M. Kakihana, M. Hedo, T. Nakama, Y. Onuki
  • 学会等名: 2019 Neutron Scattering User Meeting, Oak Ridge National Laboratory
  • 国際学会
• [学会発表] 多次元化した新広角中性子回折装置 WAND2 (2019)
  • 著者名/発表者名: 金子 耕士, Matthias D. Fronzek , 深澤 裕, 脇本 秀一, 加倉井 和久
  • 学会等名: 東北大金研-CROSSワークショップ「J-PARCとJRR-3の相補利用による偏極中性子科学の新展開」
• [学会発表] Nature of structural instabilities in superconducting (Ca,Sr)3T4Sn13 (T=Rh, Ir) (2019)
  • 著者名/発表者名: Koji Kaneko, Yiu Wing Cheung, Yajian Hu, Masaki Imai, Yasuaki Tanioku, Hibiki Kanagawa, Joichi Murakawa, Kodai Moriyama, Wei Zhang, Kwing T. Lai, Masaaki Matsuda, Kazuyoshi Yoshimura, Satoshi Tsutsui, Swee K. Goh
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Skyrmion lattice in f-electron magnet EuPtSi (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko
  • 学会等名: “Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems” (TPFC2019)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 中性子散乱でみるEuPtSi のキラル反強磁性と磁場誘起秩序 (2019)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士
  • 学会等名: 日本物理学会第７４回年次大会
• [学会発表] キラル反強磁性体EuPtSi の中性子散乱 (2019)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士, Matthias D. Frontzek, 松田雅昌, 大石一城, 中尾朗子, 宗像孝司, 大原高志, 垣花将司, 芳賀芳範, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会第７４回年次大会
• [学会発表] Systematic neutron scattering study on Eu intermetallics (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko
  • 学会等名: Present and Future of Neutron Scattering Research on Condensed Matter Physics ~Future Perspective of US-Japan Cooperative Program on Neutron Scattering~
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Status and news from JRR-3 (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko
  • 学会等名: 10th International Workshop on Sample Environment at Scattering Facilities
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 中性子散乱で見るEuPtSiの磁気構造と磁場応答 (2018)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士, 池田修悟, Matthias D. Frontzek, Huibo Cao, 花島隆泰, 中尾朗子, 鬼柳亮嗣, 大原高志, 小林寿夫, 山上浩志
  • 学会等名: J-Physics：多極子伝導系の物理」 Tropical Topical Meeting “カイラル磁性体EuPtSiの電子物性 ―研究の現状と今後の展開―”
  • 招待講演
• [学会発表] MLFにおける強磁場・低温環境への期待 (2018)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士
  • 学会等名: Direction2018: the user group meeting on MLF spectrometers
  • 招待講演
• [学会発表] 立方晶キラル反強磁性体EuPtSi の磁気秩序 (2018)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士, Matthias D. Frontzek, 松田雅昌, 中尾朗子, 宗像孝司, 大原高志, 垣花将司, 芳賀芳範, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
  • 学会等名: 日本中性子科学会 第18回年会
• [学会発表] 異なる”眼”で見る物質像： X線と中性子の違いを活用した構造解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士
  • 学会等名: 第二回大型実験施設とスーパーコンピュータとの連携利用勉強会 「放射光・中性子線と理論計算との融合による精密構造解析の新展開
  • 招待講演
• [学会発表] 中性子・放射光の相補利用でみる格子が絡む新規現象の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士，川崎卓郎，仲村愛，茂吉武人，宗像孝司，中尾朗子，花島隆泰，鬼柳亮嗣，大原高志，及川健一，田村格良，辺土正人，仲間隆男，大貫惇睦
  • 学会等名: JAEA-QST 放射光科学シンポジウム2018
  • 招待講演
• [学会発表] Eu 3価金属化合物EuPd3 におけるJ 多重項励起 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士，G. Pokharel，A. D. Christianson，竹内徹也，仲村愛，辺土正人，仲間隆男，大貫惇睦
  • 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）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Eu3価金属化合物EuPd3 におけるJ 多重項励起 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士，G. Pokharel，A. D. Christianson，竹内徹也，仲村愛， 辺土正人，仲間隆男，大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
• [学会発表] Magnetic anisotropy in isovalent spin S=7/2 family EuTIn4 (T=Ni, Pd, Pt) (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko, S. Ikeda, M. D. Fronzek, H. Cao, T. Hanashima, A. Nakao, R. Kiyanagi, T. Ohhara, Y. Homma, H. Kobayashi, H. Yamagami
  • 学会等名: International Conference on Neutron Scattering (ICNS2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Eu2価金属化合物EuTIn4における多彩な磁気異方性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金子耕士, 池田修悟, Matthias D. Frontzek, Huibo Cao, 花島隆泰, 中尾朗子, 鬼柳亮嗣, 大原高志, 小林寿夫, 山上浩志
  • 学会等名: 日本中性子科学会 第17回年会
• [学会発表] Complementary use of neutron and x-ray scattering to explore structural quantum criticality in superconducting stannide (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kaneko, M. Matsuda, S. Tsutsui, Y. W. Cheung, Y. Hu, S. K. Goh, T. Matsumoto, M. Imai, Y. Tanioku, H. Kanagawa, K. Yoshimura
  • 学会等名: The international Symposium of Quantum Beam Science at Ibaraki University
  • 発表場所: 茨城大学（茨城県水戸市）
  • 年月日: 2016-11-18
  • 国際学会