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5d電子系における多極子物性の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18K13491
研究種目

若手研究

配分区分基金
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

平井 大悟郎  東京大学, 物性研究所, 助教 (80734780)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードスピン軌道相互作用 / 多極子秩序 / 四極子秩序 / 5d電子系 / ダブルペロブスカイト / レニウム化合物 / 放射光X線 / 電子相関
研究成果の概要

5d遷移金属化合物では、電子間の相互作用と強いスピン軌道相互作用の両方が働き、電子は多極子自由度を獲得することが期待される。本研究では、5d電子を1つもつ一連のダブルペロブスカイト化合物を合成し、磁化測定と比熱測定によって、これらの化合物が実際に多極子自由度をもつ電子状態であることを明らかにした。さらに、これらの物質のうち二段転移を示すBa2MgReO6の単結晶を育成し、より詳細な物性を調べた。放射光X線回折実験をおこなった結果、d電子系の示す四極子秩序の観測に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、重い原子で重要となるスピン軌道相互作用に関連した物性や機能が数多く発見され、盛んに研究されている。多極子の秩序もスピン軌道相互作用によって現れる特徴的な電子状態であるが、実験的な難しさから検証されていなかった。本研究で明らかになった5d電子系の特徴的な電子状態と多極子の秩序は、5d電子系におけるスピン軌道相互作用のはたらきの理解を深めるものである。この成果は、今後、スピン軌道相互作用により引き起こされる新たな物性や機能性の発見に寄与する成果である。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (30件) (うち国際学会 9件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Fudan University/the University of Hong Kong(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Muon Spin Rotation, High-Field Magnetization, and Structural Study on a Spin-Orbit-Entangled Mott Insulator Ba2MgReO62020

    • 著者名/発表者名
      Hirai Daigorou、Koda Akihiko、Matsuo Akira、Kindo Koichi、Yajima Takeshi、Hiroi Zenji
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 30

    • DOI

      10.7566/jpscp.30.011143

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-orbit-coupled metal candidate PbRe2O62020

    • 著者名/発表者名
      Tajima Satoshi、Hirai Daigorou、Yajima Takeshi、Nishio-Hamane Daisuke、Matsubayashi Yasuhito、Hiroi Zenji
    • 雑誌名

      Journal of Solid State Chemistry

      巻: 288 ページ: 121359-121359

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2020.121359

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coexistence of odd-parity and even-parity order parameters in the multipole order phase of the spin-orbit coupled metal Cd2Re2O72020

    • 著者名/発表者名
      Matsubayashi Y.、Sugii K.、Hirai D.、Hiroi Z.、Hasegawa T.、Sugiura S.、Hirose H. T.、Terashima T.、Uji S.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 号: 20 ページ: 205133-205133

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.205133

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Successive Symmetry Breaking in a Jeff = 3/2 Quartet in the Spin-Orbit Coupled Insulator Ba2MgReO62019

    • 著者名/発表者名
      Hirai Daigorou、Hiroi Zenji
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 6 ページ: 064712-064712

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.064712

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] One-dimensionalization by Geometrical Frustration in the Anisotropic Triangular Lattice of the 5d Quantum Antiferromagnet Ca3ReO5Cl22019

    • 著者名/発表者名
      Hirai Daigorou、Nawa Kazuhiro、Kawamura Mitsuaki、Misawa Takahiro、Hiroi Zenji
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 4 ページ: 044708-044708

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.044708

    • NAID

      210000155576

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] スピン軌道結合金属のバルク物性2020

    • 著者名/発表者名
      田島聖士, 平井大悟郎, 矢島健, 廣井善二
    • 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] NMRから見た5d電子系Cd2Re2O7の相転移と秩序相の対称性2020

    • 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] スピン軌道結合金属パイロクロアCd2Re2O7における対称性の低下2020

    • 著者名/発表者名
      宇治進也, 杉浦栞理, 廣瀬陽代, 寺嶋太一, 長谷川巧, 松林康仁, 平井大悟郎, 広井善二
    • 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] Cd2Re2O7における熱膨張2020

    • 著者名/発表者名
      日高宏之, 金子佑真, 村田怜也, 柳澤達也, 網塚浩, 田島聖士, 平井大悟郎, 廣井善二
    • 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] 単結晶Cd2Re2O7の横波超音波測定2020

    • 著者名/発表者名
      三上義人, 柳澤達也, 日比野瑠央, 日高宏之, 網塚浩, 平井大悟郎, 廣井善二
    • 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] スピン軌道結合金属Cd2Re2O7の構造相転移と弾性異常2020

    • 著者名/発表者名
      中村一翔, 工藤慎也, 川崎優介, 中村光輝, 吉澤正人, 中西良樹, 平井大悟郎, 廣井善二
    • 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] 5d遷移金属化合物の物質開発と強相関電子物性の開拓2020

    • 著者名/発表者名
      平井大悟郎
    • 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
    • 招待講演
  • [学会発表] 17O核NMRで見たBa2MgReO6の二段相転移2020

    • 著者名/発表者名
      武田晃, 渡辺亮, 瀧川仁, 平井大悟郎, 廣井善二
    • 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] New Kitaev spin liquid candidate OsCl32019

    • 著者名/発表者名
      K. Kataoka, D. Hirai, T. Yajima, D. Hamane, S. Kittaka, T. Sakakibara and Z. Hiroi
    • 学会等名
      CEMS Symposium on Emergent Quantum Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quadrupole order in a spin-orbit entangled 5d oxide2019

    • 著者名/発表者名
      D. Hirai, H. Sagayama, G Shang, H. Ohsumi, T. Arima, and Z. Hiroi
    • 学会等名
      CEMS Symposium on Emergent Quantum Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Successive symmetry breaking in a spin-orbit entangled Mott insulator Ba2MgReO62019

    • 著者名/発表者名
      D. Hirai, H. Sagayama, G Shang, H. Ohsumi, T. Arima, and Z. Hiroi
    • 学会等名
      International Conference on strongly correlated electron systems 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Domain control by stress in the pyrochlore oxide Cd2Re2O72019

    • 著者名/発表者名
      S. Tajima , D. Hirai , T. Yajima , D. Nishio-Hamane , and Z. Hiroi
    • 学会等名
      International Conference on strongly correlated electron systems 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] New Kitaev spin liquid candidate OsCl32019

    • 著者名/発表者名
      K. Kataoka, D. Hirai, T. Yajima, D. Hamane, S. Kittaka, T. Sakakibara and Z. Hiroi
    • 学会等名
      J-Physics 2019 International Conference & KINKEN-WAKATE 2019 Multipole Physics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Kitaevスピン液体候補物質OsxCl32019

    • 著者名/発表者名
      片岡 亨太, 平井 大悟郎,矢島 健,浜根 大輔,橘高 俊一郎,榊原 俊郎,広井 善二
    • 学会等名
      第13回物性科学領域横断研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Multipolar Order in a Spin-Orbit Entangled Mott Insulator Ba2MgReO62019

    • 著者名/発表者名
      Daigorou Hirai
    • 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] Kitaevスピン液体候補物質OsCl3の熱的特性2019

    • 著者名/発表者名
      片岡亨太, 平井大悟郎, 広井善二
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] スピン軌道結合絶縁体Ba2CdReO6における四極子秩序2019

    • 著者名/発表者名
      平井大悟郎, 広井善二
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 超音波測定による単結晶パイロクロア酸化物Cd2Re2O7の弾性特性の研究2019

    • 著者名/発表者名
      中村一翔, 工藤慎也, 中村光輝, 吉澤正人, 中西良樹, 平井大悟郎, 廣井善二
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Cd2Re2O7における電気トロイダル四極子秩序2019

    • 著者名/発表者名
      平井大悟郎, 田島聖士, 広井善二
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 比熱の磁場角度依存性から見たCd2Re2O7の超伝導ギャップ構造とネマティック状態2019

    • 著者名/発表者名
      橘高俊一郎, 平井大悟郎, 廣井善二, 町田一成, 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 実績報告書
  • [学会発表] スピン軌道結合金属パイロクロアCd2Re2O7における磁気トルク対称性2019

    • 著者名/発表者名
      宇治進也, 杉浦栞理, 廣瀬陽代, 寺嶋太一, 長谷川巧, 松林康仁, 平井大悟郎, 広井善二
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Cd2Re2O7における非相反磁気抵抗2019

    • 著者名/発表者名
      木俣基, 須藤健太, 平井大悟郎, 松林康仁, 広井善二
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] PbRe2O6におけるスピン軌道結合金属の可能性2019

    • 著者名/発表者名
      田島聖士, 平井大悟郎, 矢島健, 廣井善二
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 異方的三角格子反強磁性体A3ReO5Cl2(A=Ca,Sr,Ba,Pb)の磁性2019

    • 著者名/発表者名
      小金聖史, 平井大悟郎, 木俣基, 野尻浩之, 広井善二
    • 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] One-dimensionalization by frustration in the anisotropic triangular lattice of the 5d quantum antiferromagnets A3ReO5Cl2 (A = Ca, Sr, and Ba).2018

    • 著者名/発表者名
      D. Hirai, K. Nawa, T. Yajima , M. Kawamura, T. Misawa, and Z. Hiroi
    • 学会等名
      International Conference on Highly Frusturated Magnetism 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin-orbit coupled insulator Ba2MgReO62018

    • 著者名/発表者名
      D. Hirai and Z. Hiroi
    • 学会等名
      Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gapless spin liquid in the anisotropic triangular lattice antiferromagnet A3ReO5Cl2 (A = Ca, Sr, Ba)2018

    • 著者名/発表者名
      D. Hirai
    • 学会等名
      Topological Phases and Functionality of Correlated Electron Systems
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 異方的三角格子5d磁性体A3ReO5Cl2(A = Ca, Sr, Ba)における次元低下2018

    • 著者名/発表者名
      平井大悟郎, 矢島健, 広井善二
    • 学会等名
      2018年日本物理学会秋期大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 異方的三角格子5d量子磁性体の探索2018

    • 著者名/発表者名
      小金聖史, 平井大悟郎, 矢島健, 広井善二
    • 学会等名
      2018年日本物理学会秋期大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 異方的三角格子反強磁性体Ca3ReO5Cl2の磁気励起2018

    • 著者名/発表者名
      那波和宏, 平井大悟郎, 古府麻衣子, 中島健次, 広井善二, 佐藤卓
    • 学会等名
      2018年日本物理学会秋期大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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