軌道選択モット転移近傍の鉄系超伝導体におけるネマティック状態の研究

• 研究課題/領域番号: 18K13492
• 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: 水上 雄太 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (80734095)
• 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: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2018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: 軌道選択モット転移 / 量子相転移 / XYネマティック / 電子ネマティック状態 / 長時間緩和法 / 精密比熱測定 / ネマティック感受率 / 弾性抵抗 / 鉄系超伝導体 / 電荷密度波 / 鉄系超伝導 / ネマティック状態

研究成果の概要

過剰ホールドープ鉄系超伝導体RbFe2As2, CsFe2As2に対するネマティック感受率測定において、Fe-As方向に対応するネマティック感受率が大きく増大する結果が得られた。Ba置換系(Ba,Rb)Fe2As2の中間組成域ではFe-As方向とFe-Fe方向に対応するネマティック揺らぎが同時に発達するXYネマティック状態を示唆する結果が得られた。更に、RbFe2As2において長時間緩和法を用いた磁場角度回転比熱測定を行った。その結果、電子状態が格子の４回回転対称を破り２回回転対称になっていることを熱力学的に示す結果を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は過剰ホールドープ鉄系超伝導体において従来の電子ネマティック状態とは方向の異なる新規なネマティック状態が存在することを揺らぎや熱力学的な観点から明らかにしました。この性質は他の系との類似性も指摘されており、強相関電子の電子状態の普遍的な性質を理解する上で重要であると考えられます。また、置換系における結果はこれまで報告されていたネマティック状態よりも古典的なネマティックに似た状態が実現していることを示唆します。この新しく発見されたネマティック状態は、従来のものとは異なりその向きを自由に制御できるため、新しい素励起等の発見につながることが期待されます。

研究成果

• [国際共同研究] Karlsruhe Institute of Technology(ドイツ)
• [国際共同研究] University of Minnesota/University of Colorado/University of Minnesota(米国)
• [国際共同研究] Ecole Polytechnique(フランス)
• [国際共同研究] The Chinese University of Hong Kong(中国)
• [国際共同研究] KAIST(韓国)
• [国際共同研究] Ecole Polytechnique(フランス)
• [雑誌論文] Effect of quenched disorder on the quantum spin liquid state of the triangular-lattice antiferromagnet 1T?TaS2 (2020)
  • 著者名/発表者名: Murayama H.、Sato Y.、Taniguchi T.、Kurihara R.、Xing X. Z.、Huang W.、Kasahara S.、Kasahara Y.、Kimchi I.、Yoshida M.、Iwasa Y.、Mizukami Y.、Shibauchi T.、Konczykowski M.、Matsuda Y.
  • 雑誌名: Physical Review Research 巻: 2 号: 1 ページ: 013099-013099
  • DOI: 10.1103/physrevresearch.2.013099
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Novel Electronic Nematicity in Heavily Hole-Doped Iron Pnictide Superconductors (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Ishida, M. Tsujii, S. Hosoi, Y. Mizukami, S. Ishida, A. Iyo, H. Eisaki, T. Wolf, K. Grube, H. v. Loehneysen, R. M. Fernandes, and T. Shibauchi,
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 117 号: 12 ページ: 6424-6429
  • DOI: 10.1073/pnas.1909172117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 77Se-NMR Study under Pressure on 12%-S Doped FeSe (2019)
  • 著者名/発表者名: Kuwayama Takanori、Matsuura Kohei、Mizukami Yuta、Kasahara Shigeru、Matsuda Yuji、Shibauchi Takasada、Uwatoko Yoshiya、Fujiwara Naoki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 88 号: 3 ページ: 033703-033703
  • DOI: 10.7566/jpsj.88.033703
  • NAID: 210000135114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unconventional thermal metallic state of charge-neutral fermions in an insulator (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Sato, Z. Xiang, Y. Kasahara, T. Taniguchi, S. Kasahara, L. Chen, T. Asaba, C. Tinsman, H. Murayama, O. Tanaka, Y. Mizukami, T. Shibauchi, F. Iga, J. Singleton, Lu Li, and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 15 号: 9 ページ: 954-959
  • DOI: 10.1038/s41567-019-0552-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Diagonal nematicity in the pseudogap phase of HgBa2CuO4+δ (2019)
  • 著者名/発表者名: Murayama H.、Sato Y.、Kurihara R.、Kasahara S.、Mizukami Y.、Kasahara Y.、Uchiyama H.、Yamamoto A.、Moon E.-G.、Cai J.、Freyermuth J.、Greven M.、Shibauchi T.、Matsuda Y.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 号: 1 ページ: 3282-3282
  • DOI: 10.1038/s41467-019-11200-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Universal relationship between low-energy antiferromagnetic fluctuations and superconductivity in BaFe2(As1?xPx)2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitagawa Shunsaku、Kawamura Takeshi、Ishida Kenji、Mizukami Yuta、Kasahara Shigeru、Shibauchi Takasada、Terashima Takahito、Matsuda Yuji
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 100 号: 6 ページ: 060503-060503
  • DOI: 10.1103/physrevb.100.060503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measuring magnetic field texture in correlated electron systems under extreme conditions (2019)
  • 著者名/発表者名: Yip King Yau、Ho Kin On、Yu King Yiu、Chen Yang、Zhang Wei、Kasahara S.、Mizukami Y.、Shibauchi T.、Matsuda Y.、Goh Swee K.、Yang Sen
  • 雑誌名: Science 巻: 366 号: 6471 ページ: 1355-1359
  • DOI: 10.1126/science.aaw4278
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Majorana quantization and half-integer thermal quantum Hall effect in a Kitaev spin liquid (2018)
  • 著者名/発表者名: Kasahara Y.、Ohnishi T.、Mizukami Y.、Tanaka O.、Ma Sixiao、Sugii K.、Kurita N.、Tanaka H.、Nasu J.、Motome Y.、Shibauchi T.、Matsuda Y.
  • 雑誌名: Nature 巻: 559 号: 7713 ページ: 227-231
  • DOI: 10.1038/s41586-018-0274-0
  • NAID: 120006497340
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for s-wave pairing with atomic scale disorder in the van der Waals superconductor NaSn2As2 (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishihara K.、Takenaka T.、Miao Y.、Tanaka O.、Mizukami Y.、Usui H.、Kuroki K.、Konczykowski M.、Goto Y.、Mizuguchi Y.、Shibauchi T.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 98 号: 2 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1103/physrevb.98.020503
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 鉄系超伝導体FeSe1-xTexの電子相図の研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 向笠清隆, 松浦康平, 杉村優一, 大谷椋, Mingwei Qiu, 斎藤三樹彦, 石田浩祐, 大西由吾, 水上雄太, 橋本顕一郎, 熊井玲児, 郷地順, 上床美也, 芝内孝禎
  • 学会等名: 日本物理学会 第75回年次大会
• [学会発表] FeSe1-xTex(x=0.30)の常圧での核磁気共鳴 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中村昂矢, 桑山昂典, 松浦康平, 水上雄太, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎, 上床美也, 藤原直樹
  • 学会等名: 日本物理学会 第75回年次大会
• [学会発表] Fe(Se,Te)における電子ネマティック秩序 (2020)
  • 著者名/発表者名: 石田浩祐, 大西由吾, 辻井優哉, 向笠清隆, 杉村優一, Mingwei Qiu, 松浦康平, 斎藤三樹彦, 水上雄太, 橋本顕一郎, 芝内孝禎
  • 学会等名: 日本物理学会 第75回年次大会
• [学会発表] キタエフスピン液体候補物質α-RuCl3における磁場中比熱の異方性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 原澤龍平, 田中桜平, 水上雄太, 栗田伸之, 田中秀数, Eun-Gook Moon, 笠原裕一, 松田祐司, 橋本顕一郎, 芝内孝禎
  • 学会等名: 日本物理学会 第75回年次大会
• [学会発表] A novel nematic state in heavily hole-doped iron-pnictides (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizukami
  • 学会等名: Superstripes 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 弾性抵抗測定によるネマティック超伝導物質SrxBi2Se3の異方的ゆらぎの評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小江悠達, 細井優, 井澤公一, 石田浩祐, 辻井優哉, 水上雄太, 竹田駿, 笹川崇男, M. Hecker, J. Schmalian, 芝内孝禎
  • 学会等名: 日本物理学会 2019年秋季大会
• [学会発表] 鉄系超伝導体FeSe1-xTexの温度・圧力・化学置換の三次元電子相図 (2019)
  • 著者名/発表者名: 向笠清隆, 松浦康平, 杉村優一, 大谷椋, Mingwei Qiu, 水上雄太, 郷地順, 上床美也, 芝内孝禎
  • 学会等名: 日本物理学会 2019年秋季大会
• [学会発表] FeSe1-xSx (x = 0.12)の反強磁性相における高圧下77Se-NMR測定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 桑山昂典, 松浦康平, 水上雄太, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎, 上床美也, 藤原直樹
  • 学会等名: 日本物理学会 2019年秋季大会
• [学会発表] FeSe1-xSx(x=0.05,0.12,0.23)の常圧での核磁気共鳴 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中村昂矢, 桑山昂典, 松浦康平, 水上雄太, 笠原成, 松田祐司, 芝内孝禎, 上床美也, 藤原直樹
  • 学会等名: 日本物理学会 2019年秋季大会
• [学会発表] Ce系重い電子超伝導体における未解決問題 (2019)
  • 著者名/発表者名: 水上雄太
  • 学会等名: 領域8シンポジウム 「非従来型超伝導体の未解決問題と将来の展望」, 日本物理学会第74回年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] Thermodynamic studies on iron-chalcogenides Fe(Se,S) in the BCS-BEC crossover (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizukami
  • 学会等名: 12th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity and High-Temperature Superconductivity (M2S-2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nematicity in heavily hole-doped iron-pnictides Ba1-xRbxFe2As2 (2018)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizukami
  • 学会等名: 31th International Symposium on Superconductivity (ISS 2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 東京大学大学院 新領域創成科学研究科 物質系専攻 凝縮系量子相物理学 研究室
  • URL: http://qpm.k.u-tokyo.ac.jp/index.html
• [備考] 個人HP
  • URL: https://sites.google.com/view/yutamizukamipage/home?authuser=0
• [備考]
  • URL: https://sites.google.com/view/yutamizukamipage/home
• [備考]
  • URL: https://scholar.google.co.jp/citations?hl=ja&user=WdynWbIAAAAJ