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微視測定で探るパウリ限界超伝導体の異常な超伝導臨界磁場特性と磁気相関の関係

研究課題

研究課題/領域番号 17K05529
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
研究機関茨城大学

研究代表者

横山 淳  茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (70361285)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード超伝導 / 磁気秩序 / 量子臨界現象 / 重い電子系 / 強相関電子系 / 量子スピン揺らぎ / パウリ常磁性効果 / 反強磁性 / 低温物性
研究成果の概要

パウリ限界超伝導体CeCoIn5にZnを混入すると、超伝導転移温度は抑制されるものの、超伝導上部臨界磁場Hc2はほとんど変化しない異常を持つ。本研究では、巨視・微視実験を駆使することによって、このHc2異常をもたらすパウリ常磁性効果の背景には、強い反強磁性量子臨界揺らぎが存在することを解明した。特にこの過程において、CeCoIn5の磁場誘起量子臨界揺らぎの原因となる秩序変数を明らかにした。これは、このイオン混入系は量子臨界揺らぎがもたらす異常超伝導物性を包括的に理解するプラットフォームとなりうることを意味する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、CeCo(In1-xZnx)5 のHc2異常をもたらす背景には、パウリ常磁性効果を通じて強い反強磁性量子臨界揺らぎが重要な役割を果たしていることを解明した。この過程で、磁場誘起量子臨界揺らぎの原因となる秩序変数や、そのIsing的磁気異方性を明らかにした。エキゾチック超伝導体のプロトタイプであるCeCoIn5でのこれらの発見は、広く強相関電子系超伝導体において、異常な超伝導状態の発現には量子臨界揺らぎの寄与が不可欠であることを示唆するものである。本研究の成果によって、さらに今後の超伝導と量子臨界揺らぎに関する包括的な研究を推進していく契機となる。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 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 (7件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 9件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] フランス原子力庁(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] ロスアラモス国立研究所/国立強磁場研究所(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] ポールシェラー研究所(スイス)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ロスアラモス国立研究所(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] CEA(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Rutherford Appleton Laboratory(United Kingdom)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] CEA(France)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Avoided quantum criticality and cluster-glass formation in itinerant ferromagnet Sr1-x(La0.5K0.5)xRuO32020

    • 著者名/発表者名
      Iwahara Ryoya、Sugawara Ryoma、Rahmanto、Honma Yutoku、Matsuoka Kensuke、Matsuo Akira、Kindo Koichi、Tenya Kenichi、Yokoyama Makoto
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 4 号: 7

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.4.074404

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Strong magnetic anisotropy and unusual magnetic field reinforced phase in URhSn with a quasi-kagome structure2020

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Yusei、Miyake Atsushi、Maurya Arvind、Honda Fuminori、Nakamura Ai、Sato Yoshiki J.、Li Dexin、Homma Yoshiya、Yokoyama Makoto、Tokunaga Yo、Tokunaga Masashi、Aoki Dai
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 号: 13 ページ: 1344111-11

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.134411

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Anisotropic magnetic-field response of quantum critical fluctuations in Ni-doped CeCoIn52019

    • 著者名/発表者名
      M. Yokoyama, K. Suzuki, K. Tenya, S. Nakamura, Y. Kono, S. Kittaka, and T. Sakakibara
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.054506

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of a new field-induced phase transition and its concomitant quantum critical fluctuations in CeCo(In1-xZnx)52017

    • 著者名/発表者名
      M. Yokoyama, H. Mashiko, R. Otaka, Y. Oshima, K. Suzuki, K. Tenya, Y. Shimizu, A. Nakamura, D. Aoki, A. Kondo, K. Kindo, S. Nakamura, T. Sakakibara
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 95 号: 22 ページ: 2244251-5

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.224425

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 重い電子系超伝導体CeCoIn5 におけるNi置換効果のNMR2021

    • 著者名/発表者名
      酒井宏典, 徳永陽, 芳賀芳範, 神戸振作, J.-X. Zhu, F. Ronning, 小手川恒, 藤秀樹, 鈴木康平, 大島佳樹, 横山淳
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 重い電子超伝導体CeCoIn5における縦波弾性定数の静水圧依存性2021

    • 著者名/発表者名
      徳永淳志, 佐藤晴耕, 赤津光洋, 根本祐一, 横山淳
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Relationship between quantum critical fluctuations and anomalous superconductivity in CeCoIn5 and its ionic substitutions2020

    • 著者名/発表者名
      Makoto Yokoyama
    • 学会等名
      GIMRT Joint International Symposium on Radiation Effects in Materials and Actinide Science (GIMRT-REMAS2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CeCo(In1-xZnx)5 のZn 濃度-温度-磁場相図2020

    • 著者名/発表者名
      長谷川奈那, 田山孝, 横山淳
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 重い電子超伝導体CeCoIn5の弾性的性質に対する圧力効果2020

    • 著者名/発表者名
      徳永淳志, 佐藤晴耕, 赤津光洋, 根本祐一, 横山淳
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 重い電子系超伝導体CeCoIn5 においてZn 置換による不均一電子状態2020

    • 著者名/発表者名
      酒井宏典, 徳永陽, 芳賀芳範, 神戸振作, J.-X. Zhu, F. Ronning, S. K. Ramakrishna, A. P. Reyes, 鈴木康平, 大島佳樹, 横山淳
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] CeCo(In1-xZnx)5のμSR法による研究III2020

    • 著者名/発表者名
      髭本亘, 宮崎一輝, 網田裕斗, 伊藤孝, 鈴木康平, 大島佳樹, 横山淳
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 重い電子系超伝導体CeCoIn5におけるZnおよびNi置換効果のNMR2020

    • 著者名/発表者名
      酒井宏典, 徳永陽, 芳賀芳範, 神戸振作, J.-X. Zhu, F. Ronning, S. K. Ramakrishna, A. P. Reyes, 小手川恒, 藤秀樹, 鈴木康平, 大島佳樹, 横山淳
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] CeRhIn5のヘリカル反強磁性秩序に対するNi置換効果2020

    • 著者名/発表者名
      菅原良馬, 横山淳, 植田大地, 益田隆嗣, 近藤晃弘, 金道浩一
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] CeCo(In1-xZnx)5の精密磁化・熱膨張・磁歪測定による熱力学的考察2020

    • 著者名/発表者名
      長谷川奈那, 田山孝, 横山淳
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Emergence of cluster-glass state in itinerant ferromagnetic compound Sr1-x(La0.5K0.5)xRuO32019

    • 著者名/発表者名
      R. Iwahara and M. Yokoyama
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Anisotropic Quantum Critical Fluctuations and Superconductivity in Ni-doped CeCoIn52019

    • 著者名/発表者名
      M. Yokoyama, K. Suzuki, K. Tenya, S. Nakamura, Y. Kono, S. Kittaka, and T. Sakakibara
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transport properties in quantum critical CeCo0.75Ni0.25In52019

    • 著者名/発表者名
      Rahmanto, M. Yokoyama, K. Suzuki, K. Tenya, Y. Shimizu, A. Nakamura, F. Honda, and D. Aoki
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CeCoIn5のNi置換系における異方的量子臨界揺らぎ2019

    • 著者名/発表者名
      横山淳
    • 学会等名
      東北大学金属材料研究所附属量子エネルギー材料科学国際研究センター2019年度大洗アルファ合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] CeCoIn5のZnイオン置換系における磁場誘起量子臨界現象2019

    • 著者名/発表者名
      横山淳, 大島佳樹, 鈴木康平, 天谷健一, 中村翔太, 橘高俊一郎, 榊原俊郎
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] CeCo(In1-xZnx)5のμSR法による研究II2019

    • 著者名/発表者名
      髭本亘, 網田裕斗, 宮崎一輝, 伊藤孝, 鈴木康平, 大島佳樹, 横山淳
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 遍歴強磁性化合物Sr1-x(La,K)xRuO3におけるクラスター形成に伴う比熱の変化2019

    • 著者名/発表者名
      岩原諒也, 横山淳, 菅原良馬
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] CeCoIn5 のNi 置換系における異方的量子臨界揺らぎ2019

    • 著者名/発表者名
      横山淳
    • 学会等名
      日本物理学会第74 回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Non-Fermi-liquid behavior in heavy-fermion compound CeCo1-xNixIn52018

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism ICM2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermal Conductivity of Heavy-Fermion Superconductor CeCo(In1-xZnx)52018

    • 著者名/発表者名
      A. Osawa
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism ICM2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Field-induced antiferromagnetic order and its quantum critical fluctuations in CeCo(In1-xZnx)52018

    • 著者名/発表者名
      M. Yokoyama
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism ICM2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NQR/NMR study on Zn-doped CeCoIn52018

    • 著者名/発表者名
      H. Sakai
    • 学会等名
      12th Prague Colloquium on f-Electron Systems
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CeCoIn5のZnイオン置換により誘起される反強磁性の磁気構造2018

    • 著者名/発表者名
      横山淳
    • 学会等名
      日本中性子科学会第18 回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] CeCo(In1-xZnx)5 のmuSR2018

    • 著者名/発表者名
      髭本亘
    • 学会等名
      日本物理学会2018 年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] CeCoIn5 のZn イオン置換系における中性子散乱2018

    • 著者名/発表者名
      横山淳
    • 学会等名
      日本物理学会2018 年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] CeCoIn5 のNi 置換系における量子臨界揺らぎの磁気異方性2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木康平
    • 学会等名
      日本物理学会2018 年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 重い電子系超伝導体CeCo(In1-xZnx)5 における熱伝導率2018

    • 著者名/発表者名
      大澤篤史
    • 学会等名
      日本物理学会2018 年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Ce(Co1-xNix)In5における量子臨界揺らぎ2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木康平
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] Zn置換CeCoIn5におけるNQR/NMR研究2018

    • 著者名/発表者名
      酒井宏典
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] Field-induced antiferromagnetism and its concomitant quantum critical fluctuation in Zn-doped CeCoIn52017

    • 著者名/発表者名
      Makoto Yokoyama
    • 学会等名
      2nd International Symposium of Quantum Beam Science at Ibaraki University
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 重い電子系超伝導体CeCoIn5のZn置換系における磁場誘起量子臨界現象2017

    • 著者名/発表者名
      横山淳
    • 学会等名
      東北大学金属材料研究所附属量子エネルギー材料科学国際研究センター平成29年度大洗研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] CeCo(In,Zn)5における磁場誘起量子臨界揺らぎ2017

    • 著者名/発表者名
      横山淳
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] CeCo(In1-xZnx)5の精密熱膨張測定による量子臨界点の研究2017

    • 著者名/発表者名
      田山孝
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Ce(Co1-xNix)In5の量子臨界揺らぎに対する極低温磁化測定2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木康平
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] CeCo(In1-xZnx)5の低温高磁場相における磁化測定2017

    • 著者名/発表者名
      大島佳樹
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 遍歴強磁性の量子臨界性を回避して現れる磁気ナノクラスターグラス状態

    • URL

      http://ltphys.sci.ibaraki.ac.jp/activity-SLKRO.htm

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 磁場誘起反強磁性秩序と量子臨界揺らぎの密接な関係

    • URL

      http://ltphys.sci.ibaraki.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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