| 研究課題/領域番号 |
21K03470
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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 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
菅原 仁 神戸大学, 理学研究科, 教授 (60264587)
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| 研究分担者 |
上床 美也 東京大学, 物性研究所, 教授 (40213524)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 超高圧実験 / 量子臨界 / 量子振動効 / ドハース・ファンアルフェン効 / シュブニコフ・ドハース効果 / フェルミ面 / ホール効果 / 磁気抵抗 / 量子臨界点 / 量子振動効果 / ドハース・ファンアルフェン効果 / 純良単結晶 / 高圧下物性測定 / 量子振動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
多極子秩序を示すPrTi2Al20やヘリカル磁性を示すMnPは量子臨界圧力が高く実験が困難なため、超伝導を示す量子臨界圧力領域では、これまでにドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果やシュブニコフ・ドハース(SdH)効果などの量子振動測定は行われてこなかった。これらの物性を理解するためにはフェルミ面などの電子状態を知ることは必須である。そこで本研究では未踏の10GPa級領域での量子振動測定を行い、量子臨界点近傍でのフェルミ面の特徴を実験的に明らかにし、多極子相互作用との相関を明らかにすることを目指す。この研究により、多極子揺らぎを媒介とした新しい超伝導物質探索などの展開が期待できる。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、多極子秩序を示すPrTi2Al20やヘリカル磁性を示すMnPなどの、特異な超伝導や金属状態を示す量子臨界圧力近傍での電子状態を明らかにすることを目的としている。そのために、これまで実験が困難なために行われてこなかった10 GPa級超高圧下でのドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果やシュブニコフ・ドハース(SdH)効果などの量子振動効果測定を可能にし、これらの物質の量子臨界点近傍でのフェルミ面やサイクロトロン有効質量を観測することにより、その電子状態の特徴を実験的に捉え、多極子相互作用や磁気相互作用との相関を明らかにすることを目指している。さらにこの研究により多極子揺らぎを媒介とした新しい超伝導物質探索などの展開を期待している。本年度は、前年度に引き続き、各種圧力セルに最適な検知コイルや変調磁場コイルの設計作製などの装置開発を行いながら、研究対象となる物質の純良結晶育成や新物質探索を行った。具体的には、装置開発では静水圧下での量子振動効果測定装置としてインデンターセルや対向アンビルセルの設計試作を行った。試料作製に関しては、価数揺動物質であり超伝導を示すCeIr2の純良単結晶化に成功し、フランス・グルノーブルの強磁場施設や東北大学金属材料研究所の共同利用により、これまで観測されていなかったdHvA振動を新たに観測することに成功した。また、近藤半金属のCeRu2Al10の純良単結晶を用いて高圧下でのホール効果や磁気抵抗効果などを測定しその電子状態の圧力変化を明らかにした。さらに、高圧下で量子臨界点を持つ候補物質を多く合成し、電気抵抗、磁化、比熱測定などからその基本物性を明らかにした。得られた研究成果について日本物理学会などの国内学会等で15件の研究発表を行い、英文学術誌に6報発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
高圧下量子振動測定装置の開発については、各種圧力セルに最適な検知コイルや変調磁場コイルの設計・作製を行い、また、インデンターセルや対向アンビルセルを用いて5.2GPa, 180 mK,16 TまでのSdH効果測定が進められている。一方、純良結晶育成については、近藤半金属CeRu2Al10や価数揺動物質CeIr2、およびトポロジカル半金属LuPtBiなどの純良単結晶化に成功し、常圧および高圧下での電気抵抗測定や磁気抵抗、ホール効果、SdH効果およびdHvA効果測定などが進められている。また、新物質探索に関してはRPdPb(R = 希土類)、RMgIn、Ce3SiBr3、などの多くの新物質の合成に成功し、電気抵抗、磁化、比熱などの基礎物性について明らかにした。
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| 今後の研究の推進方策 |
既に高圧下実験が進めたらているCeRu2Al10ついては引き続きインデンターセルや対向アンビルセルを用いて量子臨界点近傍でホール効果や磁気抵抗、およびSdH効果測定などの量子振動測定を25Tマグネットを用いた高磁場下で行う計画である。
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