| 研究課題/領域番号 |
21K13869
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
脇舎 和平 岩手大学, 理工学部, 准教授 (50781465)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | カゴ状物質 / 多極子 / 構造相転移 / 非クラマース二重項 / 超伝導 / 超音波測定 / 多重極限 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
非クラマース二重項基底状態をもつ化合物では、四極子(軌道)自由度が関与する新奇な超伝導が発現している可能性が指摘され注目を集めている。一方、非クラマース二重項系は研究対象が少ないため、超伝導と軌道自由度の相関の検証は不十分な点が残っていた。本研究では、申請者が新たに開発した非クラマース二重項系であるPrRu2A2Zn18 (A = In, Sn) について、AやRuを別元素で置換することで四極子秩序や超伝導がどのような影響を受けるかを調べ、超伝導と四極子自由度の相関に関する知見を得る。
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| 研究実績の概要 |
非クラマース二重項基底状態をもつ化合物は、低温で多極子自由度のみが残るため、多極子が関与する新奇物性を調べる上で最適な系である。本研究では、非クラマース二重項基底状態をもつPrT2A2Zn18 (T: 遷移金属, X = Sn, In)について、AやTの元素を別の元素に置き換えた化合物を合成する。この元素置換により、他の非クラマース二重項系で見出されてきた超伝導や多極子秩序といった多彩な物性がどのように変化するかを調べることで、これらの物性の相関と発現機構を探る。本年度は新たな化合物としてPrOs2Sn2Zn18とPrOs2In2Zn18の合成を試みた。得られた多結晶試料について、X線構造解析を行ったところ、目的物質が得られていることを確認することができた。この化合物は構造相転移を示すことが報告されているPrOs2Zn20と同型構造をもつ。PrOs2Zn20ではこの構造相転移によりPrサイトの対称性が低下し、基底状態が非クラマース二重項ではなくなる。一方、PrOs2Sn2Zn18とPrOs2In2Zn18では、比熱測定からPrOs2Zn20で見られた構造相転移が観測されず、低温まで立法晶構造が保たれていることがわかった。このため、PrOs2Sn2Zn18とPrOs2In2Zn18の基底状態は非クラマース二重項である可能性がある。実際に、比熱は降温に伴い10 K以下でジョットキー異常と思われるピークを示した後、3 K以下で上昇をつづける。このことは、3 K以下でもPrがもつ4f電子のエントロピーが放出されていることを示唆しており、結晶場基底状態に多極子自由度が残っている可能性が高いことを示す。
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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
研究開始年度から研究代表者の所属機関が変更となったため、試料合成に関する実験環境の構築に時間を要し、特に物質合成に関する研究については当初予定よりも遅れが生じていた。しかし、昨年整備を進めた試料合成環境を利用することで、今年度については２つの新たな化合物の合成に成功した。これらの新化合物は研究計画に沿ったものであり、遅れ取り戻しつつあると言える。このため、現在までの進捗状況をやや遅れているとした。
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| 今後の研究の推進方策 |
試料合成環境の構築に時間を要したため、研究計画の進捗に遅れを生じていたが、本年度はその遅れをある程度取り戻すことができた。本年度はさらに遅れを取り戻すため、研究計画にある残りの新物質合成を急ぐ。また、これまでに合成に成功した試料についても、今後様々な測定を進めていく上で大きな単結晶試料を得る必要があるが、こちらについてはまだ成功していない。そこで、これらの試料については、純良で大型な単結晶試料を得るために、これまでに行っていたフラックス法による合成だけでなく、ブリッジマン法による合成に新たに取り組んでいく予定である。さらに得られた試料に対する物性測定も急ぎ進めていく。
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