| 研究課題/領域番号 |
20K03837
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 島根大学 |
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研究代表者 |
西郡 至誠 島根大学, 学術研究院理工学系, 准教授 (50273917)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 価数ゆらぎ / 圧力効果 / 比熱 / 熱伝導率 / 希土類化合物 / 価数転移 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ユーロピウム (Eu)化合物であるEuRh2Si2は2万気圧までの圧力を掛けることで、Euイオンの価数が2価から3価へと変化し、それに伴い反強磁性状態から非磁性への価数転移、さらには転移が消失して価数が連続的に変化する価数揺動状態へとその電子状態が多彩に変化する。この変化を支配するパラメータが特定できれば価数を利用した新たな電子デバイスなど応用への道が開ける。本研究では独自開発した「3次元熱緩和法」により、高圧下での熱伝導率，比熱の絶対値を広い圧力・温度・磁場範囲で測定し、価数の変化に由来する電子状態の詳細を熱力学的に調べることによりこの問題にアプローチする。
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| 研究実績の概要 |
Euの価数不安定性に関する圧力相図において，常圧下で価数転移の臨界点近傍に位置するEuPd2Si2に対して圧力下熱伝導率および比熱測定を5～400Kの温度領域で行った．その結果0.11GPaではEu2価と3価の間の強い価数ゆらぎにより比熱に大きなピークが生じること，加圧によってそのピークがブロードになり高温側にシフトしていく様子が観測出来た．この結果は加圧により臨界点から遠ざかることでゆらぎが広い温度範囲で緩やかに起こるようになる為と理解できる．さらに，格子比熱の寄与を適切に見積もることで，この不安定性に関連した4f電子の磁気エントロピーSmについても評価出来た．400KにおけるSmは0.11GPaではEu2価の8準位とEu3価の1準位を反映したRln9に相当し，それが加圧とともに急減することが分かった．
熱伝導率では価数のクロスオーバーにより熱伝導率のブロードな極小が観測された．この極小は価数の変化による伝導電子数の変化として定性的に理解できる．また，同時測定した電気抵抗率の結果を用いて伝導電子による熱伝導率を見積もることにより，格子の熱伝導率と格子の熱伝導率の評価を行うことが出来た．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成4年度は年度当初の実験でEuPd2Si2について非常に有益な結果が得られたものの，ウクライナ侵攻などの影響で液体へリウムの入手が困難となり，年度の後半は一切低温実験が行えなかった．
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| 今後の研究の推進方策 |
EuPd2Si2の結果が良好であるため，今後はこの試料に絞ってより純良な物質を得る試料作製を行い，年度の後半までにはヘリウムを入手して再実験を行う計画である．また，EuRh2Si2の価数転移に関しては十分な観測が行えていない状況であるが引き続き圧力実験を行い安定した転移の観測を目指す計画である．
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