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NMRによる非クラマース系Pr化合物における新奇量子現象の探索

研究課題

研究課題/領域番号 17H02918
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅱ
研究機関東京大学

研究代表者

瀧川 仁  東京大学, 物性研究所, 教授 (10179575)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2019年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2018年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2017年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワード核磁気共鳴 / 多極子 / スピン軌道相互作用 / 非クラマース系Pr化合物 / スピン軌道強結合系 / 非クラマース基底状態 / 重い電子系 / フラストレート磁性
研究成果の概要

本研究では、非クラマース・プラセオジム3価イオンを含むカゴ状化合物PrTi2Al20について詳細はアルミサイトのNMR測定や磁化・比熱測定を行い、磁場に対して異方的な強四極子秩序相図を決定した。特に[001]および[110]方向の磁場下では2テスラ程度の弱磁場によって四極子秩序変数が不連続にスイッチする相転移を発見し、ゼーマン相互作用と四極子間相互作用の競合を仮定したランダウ現象論やモデル計算によって、その物理的機構を提案した。また二重ペロブスカイト化合物Ba2RMgReO6に対する酸素サイトNMRによって、5d電子系の多極子秩序変数を決定するために必要な微視的データを得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

カゴ状化合物PrTi2Al20に対する詳細な明見NMR実験によって、非磁性の結晶場基底状態を持つ4f電子系における磁場誘起の四極子相転移を始めて発見した。また対称性に基づく理論的考察によって、磁場によるぜーまエネルギーと四極子間相互作用の異方的な磁場依存性の競合がこの現象の原因となっている可能性を指摘し、非クラマース系の理解の発展に貢献した。さらに研究対象を拡大して、二重ペロブスカイト化合の酸素サイトNMRに行うことにより、5d電子系における多極子秩序研究の進展に貢献した。

報告書

(4件)
  • 2020 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 9件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 7件、 招待講演 7件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Johns Hopkins 大学/NIST (国立標準技術研究所)(米国)

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  • [国際共同研究] Rutherford Appleton 研究所(英国)

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  • [国際共同研究] Laue Langevin 研究所(フランス)

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  • [雑誌論文] Pressure-induced phase transition in the J1-J2 square lattice antiferromagnet RbMoOPO4Cl2021

    • 著者名/発表者名
      Takeda Hikaru、Yamauchi Touru、Takigawa Masashi、Ishikawa Hajime、Hiroi Zenji
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 号: 10 ページ: 104406-104406

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.104406

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    • 査読あり
  • [雑誌論文] Field-Orientation Effect on Ferro-Quadrupole Order in PrTi2Al202020

    • 著者名/発表者名
      Kittaka Shunichiro、Taniguchi Takanori、Hattori Kazumasa、Nakamura Shota、Sakakibara Toshiro、Takigawa Masashi、Tsujimoto Masaki、Sakai Akito、Matsumoto Yosuke、Nakatsuji Satoru
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 号: 4 ページ: 043701-043701

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.043701

    • NAID

      40022211746

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    • 著者名/発表者名
      Okamoto Yoshihiko、Amano Haruki、Katayama Naoyuki、Sawa Hiroshi、Niki Kenta、Mitoka Rikuto、Harima Hisatomo、Hasegawa Takumi、Ogita Norio、Tanaka Yu、Takigawa Masashi、Yokoyama Yasunori、Takehana Kanji、Imanaka Yasutaka、Nakamura Yuto、Kishida Hideo、Takenaka Koshi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41467-020-16873-7

    • NAID

      120006873092

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    • 著者名/発表者名
      Katayama N.、Takeda H.、Yamaguchi T.、Yamada Y.、Iida K.、Takigawa M.、Ohta Y.、Sawa H.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.081106

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    • 著者名/発表者名
      Yamashita M.、Tashiro M.、Saiki K.、Yamada S.、Akazawa M.、Shimozawa M.、Taniguchi T.、Takeda H.、Takigawa M.、Shishido H.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 号: 16 ページ: 165154-165154

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.165154

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    • 著者名/発表者名
      Taniguchi Takanori、Hattori Kazumasa、Yoshida Makoto、Takeda Hikaru、Nakamura Shota、Sakakibara Toshiro、Tsujimoto Masaki、Sakai Akito、Matsumoto Yosuke、Nakatsuji Satoru、Takigawa Masashi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 8 ページ: 084707-084707

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.084707

    • NAID

      40021971889

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    • 著者名/発表者名
      Takeda H.、Yasuoka H.、Yoshida M.、Takigawa M.、Ghimire N. J.、Mandrus D.、Sales B. C.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.054406

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    • 著者名/発表者名
      Trump B. A.、Koohpayeh S. M.、Livi K. J. T.、Wen J.-J.、Arpino K. E.、Ramasse Q. M.、Brydson R.、Feygenson M.、Takeda H.、Takigawa M.、Kimura K.、Nakatsuji S.、Broholm C. L.、McQueen T. M.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 2619-2619

    • DOI

      10.1038/s41467-018-05033-7

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  • [雑誌論文] Inelastic Neutron Scattering Study of the Spin Dynamics in the Breathing Pyrochlore System LiGa0.95In0.05Cr4O82018

    • 著者名/発表者名
      Yu Tanaka, Rafal Wawrzynczak, Manh Duc Le, Tatiana Guidi, Yoshihiko Okamoto, Takeshi Yajima, Zenji Hiroi, Masashi Takigawa, and Goeran J. Nilsen
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 7 ページ: 073710-073710

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.073710

    • NAID

      210000134889

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  • [雑誌論文] Field-enhanced quantum fluctuation in an S=1/2 frustrated square lattice2018

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi H.、Sasaki Y.、Okubo T.、Yoshida M.、Kida T.、Hagiwara M.、Kono Y.、Kittaka S.、Sakakibara T.、Takigawa M.、Iwasaki Y.、Hosokoshi Y.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 9 ページ: 094402-094402

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.094402

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  • [雑誌論文] Classical Spin Nematic Transition in LiGa0.95In0.05Cr4O82017

    • 著者名/発表者名
      Wawrzynczak R.、Tanaka Y.、Yoshida M.、Okamoto Y.、Manuel P.、Casati N.、Hiroi Z.、Takigawa M.、Nilsen G.J.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 119 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevlett.119.087201

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  • [雑誌論文] Dynamics of bound magnon pairs in the quasi-one-dimensional frustrated magnet LiCuVO42017

    • 著者名/発表者名
      Nawa K.、Takigawa M.、Kramer S.、Horvatic、M.、Berthier C.、Yoshida M.、Yoshimura K.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 号: 13

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.134423

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  • [雑誌論文] Collinear spin density wave order and anisotropic spin fluctuations in the frustrated J1-J2 chain magnet NaCuMoO4(OH)2017

    • 著者名/発表者名
      Nawa Kazuhiro、Yoshida Makoto、Takigawa Masashi、Okamoto Yoshihiko、Hiroi Zenji
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 号: 17

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.174433

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  • [雑誌論文] Spin dynamics in the high-field phases of volborthite2017

    • 著者名/発表者名
      M. Yoshida、K. Nawa、H. Ishikawa、M. Takigawa、M. Jeong、S. Kramer、M. Horvatic、C. Berthier、K. Matsui、T. Goto、S. Kimura、T. Sasaki、J. Yamaura、H. Yoshida、Y. Okamoto、Z. Hiroi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 号: 18

    • DOI

      10.1103/physrevb.96.180413

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  • [学会発表] High pressure phases in the Shastry-Sutherland spin system SrCu2(BO3)22021

    • 著者名/発表者名
      M. Takigawa
    • 学会等名
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  • [学会発表] 17O-NMR測定で探るBa2MgReO6の多極子秩序2020

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    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
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  • [学会発表] Field-induced switching of ferro-quadrupole order parameter in PrTi2Al202019

    • 著者名/発表者名
      M. Takigawa
    • 学会等名
      3rd Aisa-Pasific workshop on Quantum Magnetism
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
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  • [学会発表] Field-induced switching of ferro-quadrupole order parameter in PrTi2Al202019

    • 著者名/発表者名
      M. Takigawa
    • 学会等名
      ISSP Workshop on Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems
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  • [学会発表] PrT2Al20(T=Ti,V)のNQR測定2019

    • 著者名/発表者名
      磯前貴央, 武田晃, 瀧川仁, 酒井明人, 中辻知
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
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  • [学会発表] PrV2Al20のNMR測定2019

    • 著者名/発表者名
      夏靖丁, 磯前貴央, 武田晃, 瀧川仁, 酒井明人, 中辻知
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
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  • [学会発表] パイロクロア酸化物Cd2Re2O7のNMR2019

    • 著者名/発表者名
      米良伸義, 武田晃, 瀧川仁, 松林康仁, 平井大悟郎, 広井善二, 長谷川巧
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
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  • [学会発表] High Pressure Phases in the Shastry-Sutherland spin system SrCu2(BO3)22018

    • 著者名/発表者名
      M. Takigawa
    • 学会等名
      Kavli ITS & IOP, CAS Joint Workshop on Quantum Magnetism: Frustration, Low Dimensionality, Topology
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    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effects of magnetic field on the ferro-quadrupole order in PrTi2Al202018

    • 著者名/発表者名
      Takigawa, Masashi
    • 学会等名
      ISSP Workshop on Novel Phenomena 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] High Pressure Phases in the Shastry-Sutherland spin system SrCu2(BO3)22018

    • 著者名/発表者名
      Takigawa, Masashi
    • 学会等名
      Kavli ITS & IOP, CAS Joint Workshop on Quantum Magnetism: Frustration, Low Dimensionality, Topology
    • 関連する報告書
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    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Field-induced switching of ferro-quadrupole order parameter in PrTi2Al202018

    • 著者名/発表者名
      Takigawa, Masashi
    • 学会等名
      ISSP Workshop on Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems
    • 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] 51V核NMR測定で探るスキルミオン物質GaV4Se8の磁気構造2018

    • 著者名/発表者名
      石川美咲, 武田晃, 瀧川仁, 藤間友理, 有馬孝尚
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
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      2017 実績報告書
  • [学会発表] β型パイロクロア酸化物CsW2O6の単結晶NMR2018

    • 著者名/発表者名
      田中雄, 瀧川仁, 二木健太, 岡本佳比古, 竹中康司
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
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      2017 実績報告書
  • [学会発表] S=1/2正方格子物質RbMoOPO4Clの圧力誘起磁気相の研究2018

    • 著者名/発表者名
      武田晃, 山内徹, 吉田誠, 瀧川仁, 石川孟, 廣井善二
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
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  • [学会発表] NMRと磁化測定によるPrTi2Al20の四極子相図2018

    • 著者名/発表者名
      谷口貴紀, 武田晃, 瀧川仁, 中村翔太, 榊原俊郎, 服部一匡, 辻本真規, 酒井明人,松本洋介,中辻知
    • 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] S=1/2正方格子物質RbMoOPO4Clの圧力誘起磁気転移2018

    • 著者名/発表者名
      武田晃, 山内徹 ,吉田誠, 瀧川仁, 石川孟, 廣井善二
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] パイロクロア酸化物Cd2Re2O7のNMR2018

    • 著者名/発表者名
      米良伸義, 武田晃, 瀧川仁, 松林康仁, 平井大悟郎, 広井善二
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CeCoIn5における超低温下NMR測定III2018

    • 著者名/発表者名
      山下穣, 田代光輝, 下澤雅明, 杉井かおり, 谷口貴紀, 武田晃, 瀧川仁, 宍戸寛明
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
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      2017 実績報告書
  • [学会発表] NMRと磁化測定によるPrTi2Al20の四極子相図と多極子揺らぎに関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      谷口貴紀, 武田晃, 瀧川仁, 中村翔太, 榊原俊郎, 服部一匡, 辻本真規, 酒井明人 ,松本洋介, 中辻知
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
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  • [学会発表] β-YbAlB4のNMR2018

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      磯前貴央, 武田晃, 瀧川仁, 酒井明人, 中辻知
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      日本物理学会 2018年秋季大会
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    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
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      那波和宏, 吉田誠 ,SteffenKraemer, AnnaOrlova, MladenHorvatic, 瀧川仁, 廣井善二
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
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      石川美咲, 武田晃, 瀧川仁, 藤間友理, 有馬孝尚
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  • [学会発表] PrTi2Al20における磁場誘起相転移2017

    • 著者名/発表者名
      谷口貴紀, 武田晃, 瀧川仁, 中村翔太, 榊原俊郎, 辻本真規, 酒井明人, 中辻知
    • 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
  • [備考] 瀧川研究室HP 業績

    • URL

      https://masashi.issp.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 瀧川研究室HP 業績

    • URL

      http://masashi.issp.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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