研究課題
基盤研究(C)
本研究では、エキゾチック超伝導体CeCoIn5が示す異常な超伝導物性「磁気変調を伴う超伝導相(Q相)」や「レゾナンスピーク」の機構と、それらに対する量子臨界揺らぎの役割の解明を目指す。研究手法として、CeCoIn5のZnイオンおよびNiイオン置換系に対して巨視・微視測定を行い、それらが示す磁気秩序や非フェルミ液体状態に関する物性を明らかにする。さらに、イオン置換量を制御することによって、磁気秩序や非フェルミ液体状態の性質とCeCoIn5が持つ異常超伝導状態の相関を明らかにし、量子臨界現象がもたらす異常な超伝導物性の発現に関して包括的に理解する。
本研究では、エキゾチック超伝導体CeCoIn5が示す異常な超伝導物性「磁気変調を伴う超伝導相(Q相)」や「レゾナンスピーク」の機構と、それらに対する量子臨界揺らぎの役割を解明するため、CeCoIn5のZnイオンおよびNiイオン置換系に対して巨視・微視的研究を行っている。特に、イオン置換量を制御することによって、磁気秩序や非フェルミ液体状態の性質やそれと異常超伝導状態の相関を明らかにすることを目指している。前年度までに、ミュオンスピン緩和などの先端的微視測定によって、CeCoIn5のZnイオン置換系では低磁場領域で超伝導相内に反強磁性量子臨界点が存在し、そこでは超伝導の磁場侵入長が発散傾向を示すことを発見した。今年度は、量子ビームである中性子を用いた極低温実験によって、超伝導相内に上記の反強磁性量子臨界点が存在することを強く示唆する実験結果を得ることができ、上記成果を異なる量子プローブによって確認することができた。さらに量子臨界揺らぎや超伝導発現に寄与する磁気秩序のスピン構造を決定した。これらの結果は、超伝導相内に絶対零度での2次相転移である量子臨界点が共存でき、その周りでの量子スピン揺らぎは超伝導電子対形成と本質的に結びついていることを示す証拠であり、構造転移などの他の要素を含まない純粋な磁気量子臨界点が超伝導相と共存することを、強相関超伝導体で初めて発見した成果である。それら研究成果は大規模国際会議にて口頭発表したほか、国際的な学術雑誌に論文を投稿する準備を行っている。また、CeCoIn5のNi置換系では極低温伝導測定によって磁気的量子臨界点と超伝導上部臨界磁場との関係性を明らかにした。こちらの成果は現在、論文として国際的な学術雑誌に投稿中である。
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すべて 国際共同研究 (9件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 6件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 備考 (3件)
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