三軸制御回転磁場下の磁化測定の実現と対称性の破れへの応用

• 研究課題/領域番号: 18H01164
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 榊原 俊郎 東京大学, 物性研究所, 教授 (70162287)
• 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: 16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円); 2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2019年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2018年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: 磁性 / 相転移 / 対称性の破れ / 磁化測定

研究成果の概要

固体電子系の相転移に伴う対称性の破れを検出する新たな測定手段として，3軸制御の回転磁場下磁化測定装置を開発した．この装置は，0.3Kの極低温において試料の特定の結晶軸のまわりで正確に磁場を回転させながら磁化を測ることが可能である．この装置を用いて，ビスマスの3回軸についての対称性の破れの検証を行った．先行研究の磁気抵抗測定では低温磁場中で3回対称性の破れが報告されていたが，磁化測定の結果，有意な対称性の低下は認められなかった．

研究成果の学術的意義や社会的意義

相転移における対称性の破れを検出する手段としてX線や中性子による構造解析は強力な実験手段である。しかし、電子系における相転移には、これらの回折実験では検出できない場合が少なくない。ある種の軌道整列やネマチック転移、異方的超伝導転移などがそのような例に含まれる。本課題で開発した回転磁場下の磁化測定装置は，このような対称性の破れを検出する新たな測定手段を提供するもので，相転移現象の解明に広く応用できるものである．

研究成果

• [雑誌論文] Magnetic Phase Transitions of the 4f Skyrmion Compound EuPtSi Studied by Magnetization Measurements (2021)
  • 著者名/発表者名: T. Sakakibara, S. Nakamura, S. Kittaka, M. Kakihana, M. Hedo, T. Nakama, Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 90 号: 6 ページ: 064701-064701
  • DOI: 10.7566/jpsj.90.064701
  • NAID: 40022591336
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic properties of a spin-2 antiferromagnet with metal-radical hybrid spins (2020)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki Y.、Okabe T.、Uemoto N.、Kono Y.、Hosokoshi Y.、Nakamura S.、Kittaka S.、Sakakibara T.、Hagiwara M.、Kawakami T.、Yamaguchi H.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 101 号: 17 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1103/physrevb.101.174412
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kitaev Spin Liquid Candidate OsxCl3 Comprised of Honeycomb Nano-Domains (2020)
  • 著者名/発表者名: Kota Kataoka, Daigoro Hirai, Takeshi Yajima, Daisuke Nishio-Hamane, Rieko Ishii, Kwang-Yong Choi, Dirk Wulferding, Peter Lemmens, Shunichiro Kittaka, Toshiro Sakakibara, Hajime Ishikawa, Akira Matsuo, Koichi Kindo, and Zenji Hiroi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 89 号: 11 ページ: 1147091-9
  • DOI: 10.7566/jpsj.89.114709
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Field-Orientation Effect on Ferro-Quadrupole Order in PrTi2Al20 (2020)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetic properties of a spin-1/2 honeycomb lattice antiferromagnet (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Kono, T. Okabe, N. Uemoto, Y. Iwasaki, Y. Hosokoshi, S. Kittaka, T. Sakakibara, and H. Yamaguchi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 101 号: 1 ページ: 014437-014437
  • DOI: 10.1103/physrevb.101.014437
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluctuation-Induced First-Order Transition and Tricritical Point in EuPtSi (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakakibara Toshiro、Nakamura Shota、Kittaka Shunichiro、Kakihana Masashi、Hedo Masato、Nakama Takao、Onuki Yoshichika
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 88 号: 9 ページ: 093701-093701
  • DOI: 10.7566/jpsj.88.093701
  • NAID: 40022008704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emergent critical phenomenon in spin-1/2 ferromagnetic-leg ladders: Quasi-one-dimensional Bose-Einstein condensate (2019)
  • 著者名/発表者名: Kono Y.、Kittaka S.、Yamaguchi H.、Hosokoshi Y.、Sakakibara T.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 100 号: 5 ページ: 05442-05442
  • DOI: 10.1103/physrevb.100.054442
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field-Induced Switching of Ferro-Quadrupole Order Parameter in PrTi2Al20 (2019)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] S=1/2 ferromagnetic Heisenberg chain in a verdazyl-based complex (2019)
  • 著者名/発表者名: Uemoto N.、Kono Y.、Kittaka S.、Sakakibara T.、Yajima T.、Iwasaki Y.、Miyamoto S.、Hosokoshi Y.、Yamaguchi H.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 99 号: 9 ページ: 094418-094418
  • DOI: 10.1103/physrevb.99.094418
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field-rotational Magnetocaloric Effect: A New Experimental Technique for Accurate Measurement of the Anisotropic Magnetic Entropy (2018)
  • 著者名/発表者名: Kittaka Shunichiro、Nakamura Shota、Kadowaki Hiroaki、Takatsu Hiroshi、Sakakibara Toshiro
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 87 号: 7 ページ: 073601-073601
  • DOI: 10.7566/jpsj.87.073601
  • NAID: 210000134879
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Low-Temperature Magnetization Measurements with Precise Two-Axis Alignment of the Sample Orientation (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Shota、Kasahara Akira、Kittaka Shunichiro、Kono Yohei、Onuki Yoshichika、Sakakibara Toshiro
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 87 号: 11 ページ: 114001-114001
  • DOI: 10.7566/jpsj.87.114001
  • NAID: 210000134999
  • 査読あり
• [学会発表] スピン液体候補カゴメ格子磁性体Cu-CAT-1の磁場中帯磁率と磁化曲線 (2021)
  • 著者名/発表者名: 丸本涼太, 松下琢, 張中岳, 山口明, 榊原俊郎, 三角勇気, 阿波賀邦夫, 土射津昌久, 清水康弘, 伊藤正行, 和田信雄
  • 学会等名: 日本物理学会第76回年次大会
• [学会発表] 量子スピンアイス物質Pr2Zr2O7における極低温磁気特性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 唐楠, 榊原俊郎, 酒井明人, Mingxuan Fu, 木村健太, 松本洋介, 中辻知
  • 学会等名: 日本物理学会第76回年次大会
• [学会発表] ボンドランダムネスを有する新規スピン1/2ハニカム格子錯体の低温物性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 河野洋平, 橘高俊一郎, 榊原俊郎, 山口博則, 細越裕子
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会
• [学会発表] 量子スピンアイス物質Pr2Zr2O7における四極子-歪み相互作用の研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 唐楠, 木村健太, 酒井明人, 中村翔太, Mingxuan Fu, 松本洋介, 榊原俊郎, 中辻知
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] フェルダジルラジカルをベースとした低次元量子磁性体の低温物性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河野洋平, 橘高俊一郎, 榊原俊郎, 山口博則, 細越裕子, 上本菜央, 元木大介
  • 学会等名: 日本物理学会2019年秋季大会
• [学会発表] スピンアイスDy2Ti2O7の気相液相転移の本質的転移幅について (2019)
  • 著者名/発表者名: 元木大介, 河野洋平, 橘高俊一郎, 榊原俊郎, 高津浩, 門脇広明
  • 学会等名: 日本物理学会2019年秋季大会
• [学会発表] ハニカム格子系における特異な内部磁場と磁場誘起量子物性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岩崎義己, 山口博則, 細越裕子, 川上貴資, 木田孝則, 萩原政幸, 河野洋平, 橘高俊一郎, 榊原俊郎
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] スピン1/2ハニカム様格子系[Zn(hfac)2](4-Cl-o-Py-V)の極低温物性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河野洋平, 上本菜央, 山口博則, 細越裕子, 榊原俊郎
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] フェルダジル系金属錯体を用いたスピンモデル設計 (2019)
  • 著者名/発表者名: 上本菜央, 山口博則, 細越裕子, 河野洋平, 橘高俊一郎, 榊原俊郎
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] Quasi-one-dimensional Bose-Einstein Condensation in Spin- 1/2 Ferromagnetic-leg Ladder Organic Magnets (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Kono, S. Kittaka, H. Yamaguchi, Y. Hosokoshi and T. Sakakibara
  • 学会等名: ICM2018
  • 国際学会
• [学会発表] S=1/2ハニカム格子系の低温物性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 上本菜央, 山口博則, 細越裕子, 河野洋平, 橘高俊一郎, 榊原俊郎
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] スピンアイスDy2Ti2O7の気相液相転移再考 (2018)
  • 著者名/発表者名: 元木大介, 河野洋平, 橘高俊一郎, 榊原俊郎, 高津浩, 門脇広明
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] フェルダジルラジカル系スピン1/2フェロレッグラダーにおける量子臨界現象の普遍性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河野洋平, 橘高俊一郎, 山口博則, 細越裕子, 榊原俊郎
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会
• [学会発表] 擬カゴメ近藤格子系CeIrSnの磁気フラストレーション (2018)
  • 著者名/発表者名: 津田研, 楊崇立, 山根悠, 梅尾和則, 志村恭通, 鬼丸孝博, 高畠敏郎, 福岡宏, 菊川直樹, 寺嶋太一, 廣瀬陽代, 宇治進也, 橘高俊一郎, 榊原俊郎
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会