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パルス磁場中精密測定で拓く有機固体の強磁場量子物性

研究課題

研究課題/領域番号 20K14406
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

今城 周作  東京大学, 物性研究所, 特任助教 (30825352)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022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)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードパルス強磁場 / 有機伝導体 / 装置開発 / 強磁場 / 有機超伝導体 / FFLO / 熱測定
研究開始時の研究の概要

本研究はパルス強磁場中で可能な物性測定手法の拡張を行い、測定上の難点から強磁場
領域の研究が少ない有機伝導体の新奇量子状態の探索と評価を行うことを目標としている。「磁場」は電子に直接作用する重要な外場であるが、強磁場発生には材料・技術的な問題が存在し、一部の物性研究には磁場強度が足りない場合がある。パルス電磁石によって強磁場発生が可能であるが、 短い発生時間やノイズの問題から測定可能な物理量や試料は限られてきた。本研究ではパルス磁場中測定環境の整備により、FFLO超伝導状態や量子スピン液体などの有機固体が強磁場中で示す多様な量子物性の詳細を議論する。

研究成果の概要

本研究では測定上の難点により強磁場研究が少ない有機伝導体に関して新奇量子状態の探索と評価を行うことを目標とし、パルス強磁場中で可能な精密物性測定手法の拡張を中心に研究を行なった。
パルスマグネットは瞬間的ながらも強磁場の発生が可能であるが、 短い発生時間やノイズ等の欠点があるために、一般的な物性測定とは異なる手法を用いる必要がある。本研究ではパルス磁場中の測定環境の整備により、有機伝導体の熱測定や超音波測定等の複数のパルス磁場中測定を可能とした。この測定環境を用いることで、FFLO超伝導状態をはじめとした有機固体が示す多彩な強磁場量子物性を研究することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

パルス強磁場中の物性測定は定常磁場中の測定に比べて実験的難度が非常に高く、研究対象は測定上扱いやすい物質が選ばれやすい。本研究では測定難度の高い有機固体に対してパルス強磁場中精密物性測定を行うために、パルス磁場中測定手法の拡張を中心に研究を行い、実際に複数の有機固体のパルス強磁場測定を成功させた。
有機物の単結晶のように微小・脆弱な固体でもパルス磁場中で精密測定が比較的容易になったことは、これまで未踏であったパルス強磁場研究の裾野を広げるだけでなく、従来の研究の測定精度や効率を上げることにも繋がり、強磁場固体物性研究を押し上げる学術的・社会的意義がある。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (10件) 雑誌論文 (20件) (うち国際共著 9件、 査読あり 20件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Nottingham Trent University(英国)

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      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] CEA-Grenoble(フランス)

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      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] TU Wien(オーストリア)

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      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Goethe-University Frankfurt(ドイツ)

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      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Los Alamos National Laboratory(米国)

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  • [国際共同研究] CEA-Grenoble(フランス)

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  • [国際共同研究] Nottingham Trent University(英国)

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  • [国際共同研究] Goethe University(ドイツ)

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  • [国際共同研究] Nottingham Trent University(英国)

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  • [雑誌論文] Quantum oscillations in the centrosymmetric skyrmion-hosting magnet GdRu2Si22023

    • 著者名/発表者名
      N. Matsuyama, T. Nomura, S. Imajo, T. Nomoto, R. Arita, K. Sudo, M. Kimata, N. D. Khanh, R. Takagi, Y. Tokura, S. Seki, K. Kindo, Y. Kohama
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 107 号: 10 ページ: 104421-104421

    • DOI

      10.1103/physrevb.107.104421

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      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhanced Superconducting Pairing Strength near a Pure Nematic Quantum Critical Point2023

    • 著者名/発表者名
      Mukasa Kiyotaka、Ishida Kousuke、Imajo Shusaku、Qiu Mingwei、Saito Mikihiko、Matsuura Kohei、Sugimura Yuichi、Liu Supeng、Uezono Yu、Otsuka Takumi、Culo Matija、Kasahara Shigeru、Matsua Yuji、Hussey Nigel E.、Watanabe Takao、Kindo Koichi、Shibauchi Takasada
    • 雑誌名

      Physical Review X

      巻: 13 号: 1 ページ: 011032-011032

    • DOI

      10.1103/physrevx.13.011032

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      2022 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] Correlation-driven organic 3D topological insulator with relativistic fermions2023

    • 著者名/発表者名
      Nomoto Tetsuya、Imajo Shusaku、Akutsu Hiroki、Nakazawa Yasuhiro、Kohama Yoshimitsu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 2130-2130

    • DOI

      10.1038/s41467-023-37293-3

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermodynamic properties of the Mott insulator-metal transition in a triangular lattice system without magnetic order2023

    • 著者名/発表者名
      Emre Yesil, Shusaku Imajo, Satoshi Yamashita, Hiroki Akutsu, Yohei Saito, Andrej Pustogow, Atsushi Kawamoto, and Yasuhiro Nakazawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 107 号: 4 ページ: 0451331-9

    • DOI

      10.1103/physrevb.107.045133

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetically Hidden State on the Ground Floor of the Magnetic Devil’s Staircase2022

    • 著者名/発表者名
      Imajo S.、Matsuyama N.、Nomura T.、Kihara T.、Nakamura S.、Marcenat C.、Klein T.、Seyfarth G.、Zhong C.、Kageyama H.、Kindo K.、Momoi T.、Kohama Y.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 129 号: 14 ページ: 147201-147201

    • DOI

      10.1103/physrevlett.129.147201

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Emergent anisotropy in the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov state2022

    • 著者名/発表者名
      Imajo Shusaku、Nomura Toshihiro、Kohama Yoshimitsu、Kindo Koichi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 5590-5590

    • DOI

      10.1038/s41467-022-33354-1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Superconductivity and Charge Ordering in BEDT-TTF Based Organic Conductors with β″-Type Molecular Arrangement2022

    • 著者名/発表者名
      Ihara Yoshihiko、Imajo Shusaku
    • 雑誌名

      Crystals

      巻: 12 号: 5 ページ: 711-711

    • DOI

      10.3390/cryst12050711

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Novel quantum phase of the chromium spinel oxide HgCr2O4 in high magnetic fields2022

    • 著者名/発表者名
      S. Kimura, S. Imajo, M. Gen, T. Momoi, M. Hagiwara, H. Ueda, and Y. Kohama
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 105 号: 18

    • DOI

      10.1103/physrevb.105.l180405

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electronic Heat Capacity and Lattice Softening of Partially Deuterated Compounds of κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsumura, S. Imajo, S. Yamashita, H. Akutsu, and Y. Nakazawa
    • 雑誌名

      Crystals

      巻: 12 号: 1 ページ: 21-12

    • DOI

      10.3390/cryst12010002

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Persistence of fermionic spin excitations through a genuine Mott transition in κ-type organics2022

    • 著者名/発表者名
      Imajo S.、Kato N.、Marckwardt R. J.、Yesil E.、Akutsu H.、Nakazawa Y.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 105 号: 12 ページ: 125130-125130

    • DOI

      10.1103/physrevb.105.125130

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Revealing three-dimensional quantum criticality by Sr substitution in Han purple2021

    • 著者名/発表者名
      Allenspach Stephan、Puphal Pascal、Link Joosep、Heinmaa Ivo、Pomjakushina Ekaterina、Krellner Cornelius、Lass Jakob、Tucker Gregory S.、Niedermayer Christof、Imajo Shusaku、Kohama Yoshimitsu、et al.,
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3 号: 2 ページ: 023177-023177

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.3.023177

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantum transport of topological spin solitons in a one-dimensional organic ferroelectric2021

    • 著者名/発表者名
      Imajo S.、Miyake A.、Kurihara R.、Tokunaga M.、Kindo K.、Horiuchi S.、Kagawa F.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 号: 20

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.l201117

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermodynamic evidence for the formation of a Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov phase in the organic superconductor λ-(BETS)2GaCl42021

    • 著者名/発表者名
      Imajo S.、Kobayashi T.、Kawamoto A.、Kindo K.、Nakazawa Y.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 号: 22

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.l220501

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Normal state specific heat in the cuprate superconductors La2-xSrxCuO4 and Bi2+ySr2-x-yLaxCuO6+delta near the critical point of the pseudogap phase2021

    • 著者名/発表者名
      Girod C.、LeBoeuf D.、Demuer A.、Seyfarth G.、Imajo S.、Kindo K.、Kohama Y.、Lizaire M.、Legros A.、Gourgout A.、Takagi H.、Kurosawa T.、Oda M.、Momono N.、Chang J.、Ono S.、Zheng G.-q.、Marcenat C.、Taillefer L.、Klein T.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 号: 21 ページ: 214506-214506

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.214506

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Extraordinary π-electron superconductivity emerging from a quantum spin liquid2021

    • 著者名/発表者名
      Imajo S.、Sugiura S.、Akutsu H.、Kohama Y.、Isono T.、Terashima T.、Kindo K.、Uji S.、Nakazawa Y.
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3 号: 3 ページ: 0330261-9

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.3.033026

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The FFLO State in the Dimer Mott Organic Superconductor κ-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Br2021

    • 著者名/発表者名
      Imajo Shusaku、Kindo Koichi
    • 雑誌名

      Crystals

      巻: 11 号: 11 ページ: 1358-1358

    • DOI

      10.3390/cryst11111358

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] First Molecular Superconductor with the Tris(Oxalato)Aluminate Anion, β″-(BEDT-TTF)4(H3O)Al(C2O4)3・C6H5Br, and Isostructural Tris(Oxalato)Cobaltate and Tris(Oxalato)Ruthenate Radical Cation Salts2021

    • 著者名/発表者名
      Blundell Toby James、Brannan Michael、Mburu-Newman Joey、Akutsu Hiroki、Nakazawa Yasuhiro、Imajo Shusaku、Martin Lee
    • 雑誌名

      Magnetochemistry

      巻: 7 号: 7 ページ: 90-90

    • DOI

      10.3390/magnetochemistry7070090

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High-resolution calorimetry in pulsed magnetic fields2021

    • 著者名/発表者名
      Imajo Shusaku、Dong Chao、Matsuo Akira、Kindo Koichi、Kohama Yoshimitsu
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 92 号: 4 ページ: 043901-043901

    • DOI

      10.1063/5.0040655

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Symmetry change of d-wave superconductivity in κ-type organic superconductors2021

    • 著者名/発表者名
      Imajo S.、Kindo K.、Nakazawa Y.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 号: 6

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.l060508

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anisotropic Fully Gapped Superconductivity Possibly Mediated by Charge Fluctuations in a Nondimeric Organic Complex2020

    • 著者名/発表者名
      Imajo S.、Akutsu H.、Kurihara R.、Yajima T.、Kohama Y.、Tokunaga M.、Kindo K.、Nakazawa Y.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 125 号: 17 ページ: 177002-177002

    • DOI

      10.1103/physrevlett.125.177002

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 超音波で観るFFLO超伝導の空間異方性2023

    • 著者名/発表者名
      今城周作
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 強相関有機超伝導体の BCS-BECクロスオーバー領域における擬ギャップ2023

    • 著者名/発表者名
      今城周作、小林拓矢、松村祐希、中澤康浩、谷口弘三、金道浩一
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] パルス強磁場を活用した分子性導体の研究2022

    • 著者名/発表者名
      今城周作
    • 学会等名
      強磁場コラボラトリー オンラインセミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Acoustic response of the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov state2022

    • 著者名/発表者名
      Shusaku Imajo, T. Nomura, Y. Kohama, and K. Kindo
    • 学会等名
      29th International Conference on Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Acoustic properties of the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov state2022

    • 著者名/発表者名
      Shusaku Imajo, T. Nomura, Y. Kohama, and K. Kindo
    • 学会等名
      ISCOM2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 配位高分子(d8-DMe-DCNQI)2Cuの強磁場物性2022

    • 著者名/発表者名
      今城周作、松山直史、横森創、森初果、金道浩一
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] クロムスピネル酸化物HgCr2O4のパルス強磁場下比熱測定2021

    • 著者名/発表者名
      木村尚次郎, 今城周作, 厳正輝, 桃井勉, 萩原政幸, 植田浩明, 小濱芳允
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] FFLO超伝導におけるネマティック応答2021

    • 著者名/発表者名
      今城周作, 野村肇宏, 小濱芳允, 金道浩一
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機反強磁性体λ-(BEDSe-TTF)2GaCl4の磁気トルク法による磁気構造の研究2021

    • 著者名/発表者名
      小林拓矢, 簗田春希, 安村乃絵瑠, 谷口弘三, 今城周作, 松尾晶, 金道浩一
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] λ型BETS塩における負の磁気抵抗と磁場誘起絶縁体金属転移2021

    • 著者名/発表者名
      福岡脩平, 今城周作, 岡太耀, 井原慶彦, 河本充司, 金道浩一
    • 学会等名
      日本物理学会第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] κ型有機超伝導体の相境界近傍における熱的挙動2021

    • 著者名/発表者名
      松村祐希, 今城周作, 山下智史, 圷広樹, 中澤康浩
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 鉄系超伝導体Fe(Se,Te)のネマティック量子臨界点近傍における輸送特性2021

    • 著者名/発表者名
      石田浩祐, 向笠清隆, 今城周作, 邱明;, 斎藤三樹彦, 松浦康平, 杉村優一, 金道浩一, 芝内孝禎
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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