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梯子型鉄系化合物における超伝導とマルチフェロイクスの研究

研究課題

研究課題/領域番号 18H01159
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関東北大学

研究代表者

大串 研也  東北大学, 理学研究科, 教授 (30455331)

研究分担者 今井 良宗  東北大学, 理学研究科, 准教授 (30435599)
青山 拓也  東北大学, 理学研究科, 助教 (80757261)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2018年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
キーワード強相関電子系 / 鉄系超伝導 / マルチフェロイクス / 軌道秩序 / 梯子格子 / マルチフェロイックス / 鉄系超伝導体 / 第二高調波発生 / 梯子型鉄系化合物
研究成果の概要

複数の測定プローブを相補的に用いることで、梯子型鉄系化合物の電子物性を解明した。鉄の3d電子は、低次元性・多軌道性・強相関電子効果が協奏するために、多彩な磁気秩序/軌道秩序を示すことが分かった。ストライプ型磁気秩序/フェロ型軌道秩序の揺らぎは超伝導発現の源となる一方で、ブロック型磁気秩序/プロペラ型軌道秩序はマルチフェロイクス現象を示すことが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

超伝導やマルチフェロイクスを示す材料は、次世代エレクトロニスで使用されるデバイスの基盤材料として有望である。本研究を通して、超伝導やマルチフェロイクスが発現する微視的機構が電子論的に解明されたことは意義深く、将来、より高温で動作するデバイス・より高い機能を有するデバイスを作成することに繋がる。

報告書

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

    (40件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] ANSTO(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Bragg Institute(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Structural, electrical, magnetic, and optical properties of iron-based ladder compounds BaFe2(S1?xSex)32020

    • 著者名/発表者名
      Imaizumi Satoshi、Aoyama Takuya、Kimura Ryota、Sasaki Koya、Nambu Yusuke、Avdeev Maxim、Hirata Yasuyuki、Ikemoto Yuka、Moriwaki Taro、Imai Yoshinori、Ohgushi Kenya
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 号: 3 ページ: 035104-035104

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.035104

    • 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] High-pressure synthesis of heavily hole-doped cuprates Mg1?xLixCu2O3 with quasi-one-dimensional structure2020

    • 著者名/発表者名
      Imai Yoshinori、Sasaki Koya、Aoyama Takuya、Shirasaki Kenji、Yamamura Tomoo、Ohgushi Kenya
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 号: 24 ページ: 245112-245112

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.245112

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Successive magnetic transitions and spin structure in the two-leg ladder compound CsFe2Se3 observed by Cs133 and Se77 NMR2020

    • 著者名/発表者名
      Murase Mina、Okada Kaoru、Kobayashi Yoshiaki、Hirata Yasuyuki、Hashizume Kazuki、Aoyama Takuya、Ohgushi Kenya、Itoh Masayuki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 102 号: 1 ページ: 014433-014433

    • DOI

      10.1103/physrevb.102.014433

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mössbauer study of rare-earth ferroborate NdFe<sub>3</sub>(BO<sub>3</sub>)<sub>4</sub>2020

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Shin、Masuda Takatsugu、Ohgushi Kenya、Katsufuji Takuro
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 号: 8 ページ: 084703-084703

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.084703

    • NAID

      210000158375

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dichotomy Between Orbital and Magnetic Nematic Instabilities in BaFe2S32020

    • 著者名/発表者名
      S. Hosoi, T. Aoyama, K. Ishida, Y. Mizukami, K. Hashizume, S. Imaizumi, Y. Imai, K. Ohgushi, Y. Nambu, M. Kimata, S. Kimura, and T. Shibauchi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Res.

      巻: 2 号: 4 ページ: 043293-043293

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.2.043293

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] BaMn2As2における磁気四極子秩序2020

    • 著者名/発表者名
      大串研也, 江見知俊
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 55 ページ: 623-623

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large magnon contributions to thermal conductance in quasi-one-dimensional Fe-based ladder compounds BaFe2(S1-xSex)32019

    • 著者名/発表者名
      Fei Du, Yutaka Ueda, and Kenya Ohgushi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 123 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevlett.123.086601

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Semimetallic State in La3Ir3O11 with the KSbO3 Structure2019

    • 著者名/発表者名
      Aoyama Takuya、Emi Kazutoshi、Tabata Chihiro、Nambu Yusuke、Nakao Hironori、Yamauchi Touru、Ohgushi Kenya
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 9 ページ: 093706-093706

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.093706

    • NAID

      40022008722

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polar state induced by block-type lattice distortions in BaFe2Se3 with quasi-one-dimensional ladder structure2019

    • 著者名/発表者名
      Takuya Aoyama, Satoshi Imaizumi, Takuya Togashi, Yoshifumi Sato, Kazuki Hashizume, Yusuke Nambu, Yasuyuki Hirata, Masakazu Matsubara, and Kenya Ohgushi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 99 号: 24 ページ: 241109-241109

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.241109

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrated lithium intercalation into the Kitaev spin liquid candidate material α?RuCl32019

    • 著者名/発表者名
      Imai Yoshinori、Konno Katsuya、Hasegawa Yoshinao、Aoyama Takuya、Ohgushi Kenya
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 24 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.245141

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 梯子型鉄系化合物BaFe2S3における圧力誘起超伝導2019

    • 著者名/発表者名
      山内 徹, 高橋 博樹, 南部 雄亮, 佐藤 卓, 平田 靖透, 大串 研也
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 54 ページ: 27-42

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 梯子型鉄系超伝導体の元素置換効果2019

    • 著者名/発表者名
      大串 研也, 平田 靖透, 山内 徹
    • 雑誌名

      FSST NEWS

      巻: 160 ページ: 5-8

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Crystal structure determination under high pressure in the iron-based ladder superconductor BaFe2S32018

    • 著者名/発表者名
      K. Kobayashi, S. Maki, Y. Murakami, Y. Hirata, K. Ohgushi, and J. Yamaura
    • 雑誌名

      Supercond. Sci. Technol.

      巻: 31

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 梯子型鉄系化合物における量子液晶状態―超伝導とマルチフェロイクス―2021

    • 著者名/発表者名
      大串 研也
    • 学会等名
      第12 回 日本放射光学会 若手研究会「放射光若手スクール」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Kitaevスピン液体候補物質RuX3 (X = Cl, Br, I)の配位子置換効果2021

    • 著者名/発表者名
      藤原 秀行
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 梯子型鉄系化合物 BaFe2(S1-xSex)3 における圧力下電気抵抗測定 -II2020

    • 著者名/発表者名
      野島 綸斗
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Kitaevスピン液体候補物質ルテニウムハライドの高圧合成2020

    • 著者名/発表者名
      今井 良宗
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Bandwidth and filling control of Kitaev spin liquid in RuCl32020

    • 著者名/発表者名
      大串 研也
    • 学会等名
      新学術領域研究「量子液晶の物性科学」領域研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Ligand substitution effect of Kitaev-spin liquid candidate materials RuX3 (X=Cl, Br, and I)2020

    • 著者名/発表者名
      藤原 秀行
    • 学会等名
      新学術領域研究「量子液晶の物性科学」領域研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Pressure-induced orbital switching in iron-based ladder material BaFe2(S1-xSex)32020

    • 著者名/発表者名
      青山 拓也
    • 学会等名
      新学術領域研究「量子液晶の物性科学」領域研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 新しいキタエフスピン液体候補物質ルテニウムハライドの高圧合成2020

    • 著者名/発表者名
      今井 良宗
    • 学会等名
      新学術領域研究「量子液晶の物性科学」量子物質開発フォーラム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 梯子型鉄系化合物 BaFe2X3 (X = S および Se) における圧力誘起軌 道スイッチング2020

    • 著者名/発表者名
      青山 拓也
    • 学会等名
      第61回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Eelectrical resistivity measurements under high pressure of for the iron-based ladder materials BaFe2(S1-xSex)32020

    • 著者名/発表者名
      野島 綸斗
    • 学会等名
      材料科学拠点・スピン拠点国際シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Alkali metal intercalation effect on a Kitaev spin liquid candidate material α-RuCl32020

    • 著者名/発表者名
      今野 克哉
    • 学会等名
      GP-Spin Student Organized Seminar 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] BaMn2As2の交流伝導度測定2020

    • 著者名/発表者名
      青山拓也, 江見知俊, 木村尚次郎, 大串研也
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会(2020年)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] アルカリ金属インターカレーション化合物AxRuCl3・yH2O(A = Li, K, Rb)の合成と物性2020

    • 著者名/発表者名
      今野克哉, 今井良宗, 大串研也
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会(2020年)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 梯子型鉄系化合物BaFe2(S1-xSex)3における圧力下電気抵抗測定2020

    • 著者名/発表者名
      野島綸斗, 青山拓也, 今井良宗, 大串研也
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会(2020年)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Magneto-transport properties in noncentrosymmetric antiferromagnets Ba1-xKxMn2As22020

    • 著者名/発表者名
      工藤 真裕
    • 学会等名
      The 3rd Symposium for The Core Research Clusters for Materials Science and Spintronics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ferroic Order of Magnetic Quadrupoles in BaMn2As22019

    • 著者名/発表者名
      大串 研也
    • 学会等名
      J-Physics 2019 International Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Exploring novel electronic properties near Kitaev spin liquid2019

    • 著者名/発表者名
      大串 研也
    • 学会等名
      3rd Asia-Pacific Workshop on Quantum Magnetism
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] BaMn2As2における磁気四極子秩序2019

    • 著者名/発表者名
      大串 研也
    • 学会等名
      J-Physics地域研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 擬一次元梯子型鉄系化合物BaFe2(Se1-xSx)3 の赤外分光2019

    • 著者名/発表者名
      木村遼太, 今泉聖司, 佐々木宏也, 池本夕佳, 森脇太郎, 青山拓也, 今井良宗, 大串研也
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会(2019年)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 単結晶BaFe2X3 (X=S,Se)の57Feメスバウアー分光法による研究2019

    • 著者名/発表者名
      冨田健史, 池田修悟, 今泉聖司, 青山拓也, 今井良宗, 大串研也, 小林寿夫
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会(2019年)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 梯子型鉄系化合物の赤外分光2019

    • 著者名/発表者名
      大串研也
    • 学会等名
      第36回 SPring-8先端利用技術ワークショップ ~強磁場中顕微赤外分光と高輝度放射光施設における赤外ビームラインの展望~
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electronic phase diagram of quasi-one-dimensional iron-based ladder compounds BaFe2(S1-xSex)32019

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kimura, Satoshi Imaizumi, Koya Sasaki, Yuka Ikemoto, Taro Moriwaki,Takuya Aoyama, Yoshinori Imai, and Kenya Ohgushi
    • 学会等名
      The 2nd Symposium for World Leading Research Centers -Materials Science and Spintronics-
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 擬一次元梯子型鉄系化合物BaFe2(Se1-xSx)3における基礎物性測定2018

    • 著者名/発表者名
      今泉聖司, 青山拓也, 佐伯雄大, 今井良宗, 南部雄亮, Fei Du, 上田 寛, Maxim Avdeev, 大串研也
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋期大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 梯子型鉄系化合物における超伝導とマルチフェロイクス2018

    • 著者名/発表者名
      大串研也
    • 学会等名
      東京大学物性研究所 短期研究会「量子多体効果が生み出す液晶的電子状態」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 第二高調波発生を用いた梯子型鉄系化合物Ba2Se3における極性構造の探索2018

    • 著者名/発表者名
      今泉 聖司、青山 拓也、富樫 拓也、佐藤 佳史、松原 正和、大串 研也
    • 学会等名
      第3回固体化学フォーラム研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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