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磁気秩序・超伝導共存域で実現する新奇物性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K14666
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
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

村井 直樹  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J-PARCセンター, 研究員 (90784223)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード非従来型超伝導 / 非弾性X線散乱 / 非弾性中性子散乱 / フォノン / スピン揺らぎ / 超伝導 / 磁性 / 非従来型超伝導体 / 電子相関 / 超伝導ギャップ構造 / 中性子散乱
研究開始時の研究の概要

本研究では反強磁性相から超伝導転移を起こすホールドープ型鉄系超伝導体Ba_{1-x}K_{x}Fe_{2}As_{2}に対する中性子散乱実験を駆使する事で、反強磁性と超伝導との共存域における新奇物性の解明を目指す。特にJ-PARCの先進的な非弾性分光装置を用いた測定を行い、従来の研究で見過ごされてきたスピン揺らぎの3次元的変調構造の観測を試み、超伝導-磁気秩序の共存域におけるスピン揺らぎと超伝導ギャップ構造の理解を目指す。

研究成果の概要

鉄系超伝導体における高温超伝導の発見は超伝導研究の新しい潮流を生み出したと言える.鉄系超伝導体で観測される特異な物性は,スピン,軌道,格子の自由度の相互作用によって生じる.このような複雑な相互作用がどのように鉄系超伝導体の特異な電子状態を生み出すのかは非常に興味深い課題である.本研究では,X線・中性子の非弾性分光技術を駆使することで,鉄系超伝導体のスピン・格子自由度の動的な側面に焦点を当てた研究を行った.その結果、(1)フォノン分散における磁性の寄与,(2)動的スピン帯磁率の3次元強度変調とフェルミ面ネスティングとの関連,(3)中性子散乱スペクトルに現れるマルチギャップの観測,を明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

鉄系超伝導体の諸物性を理解する上で,その磁性やフォノンの果たす役割を理解することは非常に重要である.本研究課題では,SPring-8とJ-PARCの最先端の分光技術を用いた物性計測を行うことで,鉄系超伝導体のスピン揺らぎ,フォノンに対する新しい知見が得られた.本研究に用いた手法は,銅酸化物や重い電子系等の他の物質の研究への拡張も可能であり,非従来型超伝導体の電子状態研究におけるX線・中性子分光法の適用領域を広げるものである.

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Field-tuned quantum effects in a triangular-lattice Ising magnet2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Qin, Y. Shen, C. Liu, H. Wo, Y. Gao, Y. Feng, X. Zhang, G. Ding, Y. Gu, Q. Wang, S. Shen, R. Bewley, J. Xu, M. Boehm, P. Steffens, S. Ohira-Kawamura, N. Murai, A. Schneidewind, X. Tong, G. Chen and J. Zhao
    • 雑誌名

      Science Bulletin

      巻: 67 号: 1 ページ: 38-44

    • DOI

      10.1016/j.scib.2021.08.012

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetic excitations in chiral-structure phase of Ce3Ir4Sn132021

    • 著者名/発表者名
      Kazuaki Iwasa, Seiya Nakazato, Daisuke Hashimoto, Mami Shiozawa, Keitaro Kuwahara, Hajime Sagayama, Seiko Ohira-Kawamura, Naoki Murai, Devashibhai T. Adroja and Andre' M. Strydom
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 90 号: 12 ページ: 124701-124701

    • DOI

      10.7566/jpsj.90.124701

    • NAID

      210000159437

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Field-tuned magnetic structure and phase diagram of the honeycomb magnet YbCl32020

    • 著者名/発表者名
      Hao YiQing、Wo HongLiang、Gu YiMeng、Zhang XiaoWen、Gu YiQing、Zheng ShiYi、Zhao Yang、Xu GuangYong、Lynn Jeffrey W.、Nakajima Kenji、Murai Naoki、Wang WenBin、Zhao Jun
    • 雑誌名

      Science China Physics, Mechanics & Astronomy

      巻: 64 号: 3 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1007/s11433-020-1626-3

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lattice dynamics in FeSe via inelastic x-ray scattering and first-principles calculations2020

    • 著者名/発表者名
      Naoki Murai, Tatsuo Fukuda, Masamichi Nakajima, Mitsuaki Kawamura, Daisuke Ishikawa, Setsuko Tajima, and Alfred Q. R. Baron
    • 雑誌名

      Physical. Review. B

      巻: 101 号: 3 ページ: 035126-035126

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.035126

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 非弾性X線散乱で見る鉄系超伝導体の格子ダイナミクスと磁性の関係2019

    • 著者名/発表者名
      村井直樹, 福田竜生, 田島節子, Alfred Q. R. Baron
    • 雑誌名

      日本放射光学会誌 放射光

      巻: 32 ページ: 199-208

    • NAID

      40021992102

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] フォノン散乱断面積の第一原理的評価とそのベンチマーク2021

    • 著者名/発表者名
      村井直樹, Peng Wu, 古府麻衣子, 中島健次,中村充孝,梶本亮一
    • 学会等名
      第21回 日本中性子科学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高分解能非弾性X線分光による鉄系超伝導体FeSeのフォノン分散の研究2021

    • 著者名/発表者名
      村井 直樹, 福田 竜生, 中島 正道, 河村 光晶, 石川 大介, 田島 節子, Alfred Q. R. Baron
    • 学会等名
      第34回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Phonon spectroscopy in FeSe using high-resolution inelastic x-ray scattering2020

    • 著者名/発表者名
      Naoki Murai, Tatsuo Fukuda, Masamichi Nakajima, Mitsuaki Kawamura, Daisuke Ishikawa, Setsuko Tajima, and Alfred Q. R. Baron
    • 学会等名
      APS March Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高分解能非弾性X線散乱を用いたFeSeの格子ダイナミクスの研究2019

    • 著者名/発表者名
      村井直樹, 福田竜生, 中島正道, 河村光晶, 石川大介, 田島節子, Alfred Q. R. Baron
    • 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] 角度分解光電子分光による一軸圧印加されたBa0.75K0.25Fe2As2の電子構造の温度変化2019

    • 著者名/発表者名
      出田真一郎, 中島正道, 村井直樹, 梶本亮一, 田中清尚
    • 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

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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