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極低温強磁場中回転機構による希土類化合物の磁気異方性の展開

研究課題

研究課題/領域番号 21K03464
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関金沢大学

研究代表者

阿部 聡  金沢大学, 数物科学系, 教授 (60251914)

研究分担者 松本 宏一  金沢大学, 数物科学系, 教授 (10219496)
研究期間 (年度) 2021 – 2022
研究課題ステータス 中途終了 (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)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード四重子秩序 / 超伝導 / 極低温強磁場 / 希土類化合物
研究開始時の研究の概要

極低温環境により物質の基底状態を実現させ,基底状態をもたらす相互作用機構を解明することは,物性物理学などの学問の発展だけでなく,新規物質の発見や利用などの応用にもつながり極めて重要である。特に極低温と高磁場を合わせた多重極限状態での物性研究は困難であるが,磁気モーメント間の相互作用の異方性を明らかにする上で極めて有効であるだけでなく,

研究実績の概要

物性研究において, 極低温環境により物質の基底状態を実現させ, 基底状態をもたらす相互作用機構を解明することは, 物性物理学の学問の発展だけでなく, 新規物質の発見や利用などの応用にもつながるため, 極めて重要である。極低温と高磁場を合わせた多重極限状態での物性研究は困難になるが, 磁気モーメント間の相互作用の異方性を明らかにする上で極めて有効である。
本研究では, 温度10mK, 磁場8Tの極低温強磁場がなければ実現できないf電子の秩序状態の研究として, 電気四極子が秩序変数となる希土類カゴ状物質と巨大磁歪を示す絶縁体スピン系物質の研究を行った。特に, 多重極限環境に試料回転機構を導入し, 結晶軸に対する磁場方向を変化させた熱膨張・磁歪測定を行うことで, 四極子間相互作用や磁気弾性係数の異方性を明らかにし, f電子間相互作用の機構の解明を行う。この目的のため, 回転機構により極低温強磁場環境下において歪測定セルを回転させ磁場方向が変化可能な測定システムの開発を行うとともに, 交流インピーダンス測定による磁場中帯磁率測定装置の開発を行った。
熱膨張・磁歪測定については, ピエゾ回転駆動素子を用いる方法と機械回転式駆動機構を用いる方法の2通りの装置の試験を実施した。その結果, ピエゾ回転素子の回転トルクが十分でなく, 歪測定装置を十分回転させることが困難であることが判明した。一方, 機械回転式駆動機構では, 歪測定のバックグラウンドの温度・角度依存性を明らかにし, 測定歪に換算し最大10^(-5)程度の影響があることなどの測定性能を明らかにした。
研究対象のカゴ状希土類化合物PrIr2Zn20の極低温超伝導状態の解明には磁場中交流帯磁率測定が不可欠であるため, 希釈冷凍機への搭載可能な交流インピーダンスブリッジを用いた帯磁率測定システムの開発を行なった。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Precise magnetization measurements down to 500 mK using a miniature <sup>3</sup>He cryostat and a closed-cycle <sup>3</sup>He gas handling system installed in a SQUID magnetometer without continuous-cooling functionality2022

    • 著者名/発表者名
      Shimamura Kazutoshi、Wajima Hiroki、Makino Hayato、Abe Satoshi、Haga Yoshinori、Sato Yoshiaki、Kawae Tatsuya、Yoshida Yasuo
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 61 号: 5 ページ: 056502-056502

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac5bb0

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Thermal expansion measurements of the Cage Compound PrIr2Zn20 at Ultra-low temperatures in the high magnetic fields2022

    • 著者名/発表者名
      Saeka Nakajima, Momoka Asai, Shota Nakashima, Koichi Matsumoto, Satoshi Abe, Keisuke T. Matsumoto, Y. Yamane, and Takahiro Onimaru
    • 学会等名
      29^<th> International Conference on Low Temperature Physics
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 低温熱接触用導電性接着剤の電気抵抗測定2021

    • 著者名/発表者名
      浅井桃花,中島祥太,阿部聡,松本宏一
    • 学会等名
      日本物理学会北陸支部定例学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 研究代表者は2022年5月より長期入院となり, 当初の研究計画の実施が困難となったため, 中断とした。

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-03-28  

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