希土類化合物において密接に関連する価数・磁性・輸送特性の微視的、系統的研究

• 研究課題/領域番号: 16K05457
• 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: 物性Ⅱ
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 水戸 毅 兵庫県立大学, 物質理学研究科, 教授 (70335420)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 価数 / 磁性 / 希土類化合物 / NMR / XAS / Sm化合物 / Yb化合物 / URu2Si2 / ランタノイド化合物 / NQR / 高圧 / 物性実験

研究成果の概要

温度や圧力によって希土類イオンの価数が変化するSm、Yb、Eu化合物を主に核磁気共鳴（NMR）とx線吸収分光測定によって研究した。実験は高圧や強磁場、またNMR観測可能な同位体で試料を濃縮する、など独自な手法の導入によって実現し、例えばSmB6における局在－非局在性の二重性の観測や、YbXCu4 (X=Cu and Ag)における異なる二つの局所混成の存在、などこれまでにない新たな成果に結びつけた。加えて、5f電子を有するURu2Si2についてf電子の局在－非局在転移を明瞭に観測することにも成功し、この物質が示す「隠れた秩序」の機構について議論した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

物質が示す性質の多くは電子の状態によって決まっている。本研究は、主に希土類元素を含む化合物の電気的・磁気的性質を、その担い手であるf電子の状態をミクロに調べ明らかにすることを目的とした。今回の結果によって、一つの電子系が同時に相反する性質を示すこと、これまでに明らかになっていた機構が局所的には均一ではないこと、一つの相転移が複数の要因による協力現象であること、などが明らかになった。ここで得た経験は、今後の研究に発展されるものである。

研究成果

• [国際共同研究] Slovak Academy of Sciences(スロバキア)
• [国際共同研究] Polish Academy of Sciences(ポーランド)
• [国際共同研究] Los Alamos National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] Laboratoire de Physique des Solides(フランス)
• [国際共同研究] Polish Academy of Sciences(ポーランド)
• [国際共同研究] Los Alamos National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] Slovak Academy of Science(スロバキア)
• [国際共同研究] National Academy of Science of Ukraine(ウクライナ)
• [国際共同研究] Polish Academy of Sciences(ポーランド)
• [雑誌論文] Evidence for gradual evolution of low-energy fluctuations underlying the first-order structural and valence order in YbPd (2019)
  • 著者名/発表者名: R. Nakanishi, T. Fujii, Y. Nakai, K. Ueda, M. Hirata, K. Oyama, A. Mitsuda, H. Wada, and T. Mito
  • 雑誌名: arXiv Condensed Matter 巻: なし
  • 国際共著
• [雑誌論文] Kondo-like behavior near the magnetic instability in SmB6: Temperature and pressure dependences of the Sm valence (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Emi, N. Kawamura, M. Mizumaki, T. Koyama, N. Ishimatsu, G. Pristas, T. Kagayama, K. Shimizu, Y. Osanai, F. Iga, and T. Mito
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 97 号: 16
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.161116
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Temperature and pressure dependences of Sm valence in intermediate valence compound SmB6 (2018)
  • 著者名/発表者名: N. Emi et al.,
  • 雑誌名: Physica B: Condensed Matter 巻: 536 ページ: 197-199
  • DOI: 10.1016/j.physb.2017.09.053
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mott Transition in the A15 Phase of Cs3C60: Absence of a Pseudogap and Charge Order (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Alloul, et al.,
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 118 号: 23
  • DOI: 10.1103/physrevlett.118.237601
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pressure-induced anomalous valence crossover in cubic YbCu5-based compounds (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaoka, N. Tsujii, M.T. Suzuki, Y. Yamamoto, I. Jarrige, H. Sato, J.F. Lin, T. Mito, J. Mizuki, H. Sakurai, O. Sakai, N. Hiraoka, H. Ishii, K.D. Tsuei, M. Giovannini, E. Bauer
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 5846-5846
  • DOI: 10.1038/s41598-017-06190-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nature of crossover between localized and itinerant 5f states in URu2Si2 evidenced by 29Si-NMR measurement (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Emi et al.,
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 96 号: 19
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.195113
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMR and NQR studies of URu2Si2 and isostructural nonmagnetic references (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Emi, R. Hamabata, D. Nakayama, T. Miki, T. Koyama, K. Ueda, T. Mito, Y. Kohori, Y. Matsumoto, Y. Haga, E. Yamamoto, Z. Fisk, and N. Tsujii
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] NMR study of EuNi2Si2 with trivalent Eu (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Koyama, F. Ueyama, T. Maruyama, K. Ueda, T. Mito, A. Mitsuda, and H. Wada
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic states in the pressure-induced magnetically ordered phase in SmB6 Systems (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Mito, N. Emi, T. Koyama, K. Ueda, N. Kawamura, M. Mizumaki, N. Ishimatsu, and F. Iga
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] 51V-NMR study of charge order induced by cation order in δ-Ag2/3V2O5 (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Kawasaki, R. Morioka, Y. Kishimoto, K. Nakamura, K. Nishiyama, T. Koyama, T. Mito, T. Baba, T. Yamauchi, M. Isobe
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 807
  • 査読あり
• [学会発表] 195Pt-NMRによる白金ナノ粒子における量子サイズ効果の研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 藤井拓斗, 岩本海大, 田中璃那, 柴田雅史, 白津太助, 上田光一, 中井祐介, 水戸毅, 八尾浩史
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会（2019年）九州大学（福岡市）
• [学会発表] CDWと超伝導を示すLu5Ir4Si10のNMRによる電子状態の研究 VI (2019)
  • 著者名/発表者名: 上田光一, 水戸毅, 小原孝夫
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会（2019年）九州大学（福岡市）
• [学会発表] A15型超伝導体V3SiのSi-NMRによる研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 野尻野旭, 森寛央, 川崎祐, 岸本豊, 中村浩一, 小山岳秀, 水戸毅, 八島光晴, 椋田秀和, 小手川恒, 菅原仁
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会（2019年）九州大学（福岡市）
• [学会発表] 逐次相転移を示すYbPdの強磁場下NMRによる研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中西隆将, 藤井拓斗, 中井祐介, 上田光一, 水戸毅, 大山耕平, 光田暁弘, 和田裕文, 平田倫啓
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会（2019年）九州大学（福岡市）
• [学会発表] CeB6のゼロ磁場下11B-NQRと弱磁場下11B-NMRによる研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中太知, 宮元慧介, 森弘希, 上田光一, 中井祐介, 水戸毅, 伊賀文俊
  • 学会等名: 日本物理学会 第74回年次大会（2019年）九州大学（福岡市）
• [学会発表] A15型超伝導体V3SiのSi-NMRによる研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 森寛央, 野尻野旭, 川崎祐, 岸本豊, 中村浩一, 小山岳秀, 水戸毅, 八島光晴, 椋田秀和, 小手川恒, 菅原仁
  • 学会等名: 日本物理学会 2018年秋季大会 同志社大学（京田辺市）
• [学会発表] CeB6の11B-NQR測定による研究II (2018)
  • 著者名/発表者名: 宮元慧介, 森弘希, 田中太知, 上田光一, 水戸毅, 伊賀文俊
  • 学会等名: 日本物理学会 2018年秋季大会 同志社大学（京田辺市）
• [学会発表] 逐次相転移を示すYbPdのNMRによる研究II (2018)
  • 著者名/発表者名: 中西隆将, 中井祐介, 上田光一, 水戸毅, 大山耕平, 光田暁弘, 和田裕文
  • 学会等名: 日本物理学会 2018年秋季大会 同志社大学（京田辺市）
• [学会発表] 黒リンにおける半導体-半金属転移近傍の31P-NMR測定による研究II (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤井拓斗，他
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会（2018年）
• [学会発表] YbXCu4 (X= Ag, Cu, In)における局在 遍歴転移に伴う電子状態の変化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中西隆将，他
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会（2018年）
• [学会発表] CeB6の11B-NQR測定による研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 森弘希，他
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会（2018年）
• [学会発表] CDWと超伝導を示すLu5Ir4Si10のNMRによる電子状態の研究 V (2018)
  • 著者名/発表者名: 上田光一，他
  • 学会等名: 日本物理学会 第73回年次大会（2018年）
• [学会発表] NMR測定による白金ナノ粒子の電子状態 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤井拓斗，他
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] CDWと超伝導を示すLu5Ir4Si10のNMRによる電子状態の研究 IV (2017)
  • 著者名/発表者名: 上田光一，他
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] 近藤半導体SmB6の単結晶NMR測定による高圧下電子状態 (2017)
  • 著者名/発表者名: 江見直哉，他
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] RE1-xLaxB6(RE=Ce,Sm)のNMRによる研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森弘希，他
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] 逐次相転移を示すYbPdのNMRによる研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中西隆将，他
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] A15型超伝導体V3SiのSi-NMRによる研究II (2017)
  • 著者名/発表者名: 安藝将也，他
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] 黒リンにおける半導体 半金属転移近傍の31P-NMR測定による研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤井拓斗，他
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋季大会
• [学会発表] Microscopic investigation of interactions between 4f and conduction electrons in SmB6 (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Mito, et al.,
  • 学会等名: SCES 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Temperature and pressure dependences of Sm valence in intermediate valence compound SmB6 (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Emi, et al.,
  • 学会等名: SCES 2017
  • 国際学会
• [学会発表] CDWと超伝導を示すLu5Ir4Si10のNMRによる電子状態の研究 III (2017)
  • 著者名/発表者名: 上田光一, 小山岳秀, 水戸毅, 小原孝夫
  • 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 豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [学会発表] A15型超伝導体V3SiのSi-NMRによる研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 安藝将也, 川崎祐, 岸本豊, 中村浩一, 小山岳秀, 水戸毅, 八島光晴, 椋田秀和, 小手川恒, 菅原仁
  • 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 豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [学会発表] 黒リンの半導体、半金属状態における31P-NMR測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤井拓斗, 赤浜裕一, 小山岳秀, 上田光一, 水戸毅
  • 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 豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [学会発表] 近藤半導体SmB6の単結晶試料を用いた高圧下NMR II (2017)
  • 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 第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] La希釈系Sm1-xLaxB6のNMRによる研究(II) (2017)
  • 著者名/発表者名: 森弘希, 江見直哉, 板戸健太, 小山岳秀, 上田光一, 水戸毅, 小山内湧人, 平野航, 伊賀文俊
  • 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 豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [学会発表] 29Si-NMR測定によるURu2Si2の局在 遍歴クロスオーバー (2017)
  • 著者名/発表者名: 濱端良輔, 江見直哉, 大嶋純平, 小山岳秀, 上田光一, 水戸毅, 本山岳
  • 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 豊中キャンパス（大阪府豊中市）
• [学会発表] 希土類化合物REPd2Si2のRE価数と105Pd-NQR周波数の相関 (2016)
  • 著者名/発表者名: 濱端良輔, 江見直哉, 中山大将, 丸山丈博, 三ツ森雄大, 小山岳秀, 上田光一, 水戸毅, 辻井直人, 光田暁弘
  • 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] 近藤半導体SmB6の単結晶試料を用いた高圧下NMR (2016)
  • 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 角間キャンパス（石川県金沢市）
• [学会発表] La希釈系Sm1-xLaxB6のNMRによる研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森弘希, 江見直哉, 水戸毅, 小山岳秀, 上田光一, 伊賀文俊, 小山内湧人, 平野航
  • 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] SmGa2における磁気構造のNMR研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小山岳秀, 梶田幸未, 上田光一, 水戸毅, 山田瑛, 東中隆二, 青木勇二, 松田達磨
  • 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] CDWと超伝導を示すLu5Ir4Si10のNMRによる電子状態の研究 II (2016)
  • 著者名/発表者名: 上田光一, 小山岳秀, 水戸毅, 小原孝夫
  • 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] 黒リンの31P-NMR測定を用いた半導体特性の微視的研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤井拓斗, 赤浜裕一, 小山岳秀, 上田光一, 水戸毅
  • 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）
• [備考]
  • URL: http://www.sci.u-hyogo.ac.jp/material/electro_phys/index-j.html
• [備考] http://www.sci.u-hyogo.ac.jp/
• [備考] 兵庫県立大学 理学部物質科学科 電磁物性学講座ホームページ
  • URL: http://www.sci.u-hyogo.ac.jp/material/electro_phys/index-j.html