新規開発超高圧下核磁気共鳴技術による強相関電子物性の開拓

• 研究課題/領域番号: 24740219
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 高知大学
• 研究代表者: 北川 健太郎 高知大学, 教育研究部自然科学系, 講師 (90567661)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 核磁気共鳴 / 高圧研究 / 超高圧NMR / 鉄系高温超伝導 / 装置開発 / 高圧実験 / 超高圧 / 強相関電子系

研究概要

低温物性分野では3万気圧以上の超高圧下で磁性および超伝導の内部状態を探る手段がほぼ皆無であった。そこで本計画では、超高圧技術の改良(高圧化、簡単化)を行うこと、強相関電子系化合物等に対し先端の超高圧核磁気共鳴（NMR）実験を行うことを目指した。超高圧技術の改良の、「誰でも使える小型圧力装置」の実現に関しては大きな進展があり、13万気圧超まで安定して多数の電気配線と光ファイバーを非常に歩留まり良く導入する配線方法を開発することができた。その結果、電気抵抗測定・ac帯磁率測定などにも非常に有効な装置を開発した。また、3He循環冷凍機と小型化圧力セルにより、極低温超高圧NMR測定を可能にした。

研究成果

• [雑誌論文] Phase diagram and superconductivity of NaFeAs studied by single-crystal 75As-NMR under pressure up to 7.3 GPa (2014)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Kitagawa, Yuji Mezaki, Kazuyuki Matsubayashi, Yoshiya Uwatoko, and Masashi Takigawa
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: Proceedings of SCES2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] １． Heavy fermion superconductivity under pressure in the quadrupole system PrTi2Al20 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Matsubayashi, T. Tanaka, J. Suzuki, A. Sakai, S. Nakatsuji, K. Kitagawa, Y. Kubo, Y. Uwatoko
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: Proceedings of SCES2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heavy fermion superconductivity under pressure in the quadrupole system PrTi_2Al_<20> (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Matsubayashi, T. Tanaka, J. Suzuki, A. Sakai, S. Nakatsuji, K. Kitagawa, Y. Kubo, Y. Uwatoko
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings誌、Proceedings of the International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2013) 巻: (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase diagram and superconductivity of NaFeAs studied by single-crystal ^75As-NMR under pressure up to 7.3 GPa (2013)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Kitagawa, Yuji Mezaki, Kazuyuki Matsubayashi, Yoshiya Uwatoko, and Masashi Takigawa
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings誌、Proceedings of the International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2013) 巻: (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of the superconducting gap structure in SrFe_2(As_<0.7>P_<0.3>)_2 by magnetic penetration depth and flux flow resistivity analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Takahashi, Tatsunori Okada, Yoshinori Imai, Kentaro Kitagawa, Kazuyuki Matsubayashi, Yoshiya Uwatoko, and Atsutaka Maeda
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 86
  • 査読あり
• [雑誌論文] 容積効率にこだわった高圧セルによる10 GPa級NMR測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 北川健太郎、松林和幸、後藤弘匡、松本健彦、上床美也、八木健彦、瀧川仁
  • 雑誌名: 高圧力の科学と技術 巻: 22巻 ページ: 198-205
  • NAID: 10031044511
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microwave surface-impedance measurements of the electronic state and dissipation of magnetic vortices in superconducting LiFeAs single crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsunori Okada, Hideyuki Takahashi, Yoshinori Imai, Kentaro Kitagawa, Kazuyuki Matsubayashi, Yoshiya Uwatoko, and Atsutaka Maeda
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 86
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scanning tunneling microscopy/spectroscopy of vortices in LiFeAs (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hanaguri, K. Kitagawa, K. Matsubayashi, Y. Mazaki, Y. Uwatoko, and H. Takagi
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 85
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Coulomb fields of monopoles in spin ice and their signature (2012)
  • 著者名/発表者名: G. Sala
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 108 号: 21 ページ: 217203-217203
  • DOI: 10.1103/physrevlett.108.217203
  • 査読あり
• [雑誌論文] 容積効率にこだわった高圧セルによる10 GPa級NMR測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 北川健太郎、松林和幸、後藤弘匡、松本健彦、上床美也、八木健彦、瀧川 仁
  • 雑誌名: 高圧力の科学と技術 巻: 22 号: 3 ページ: 198-205
  • DOI: 10.4131/jshpreview.22.198
  • NAID: 130001916403
  • ISSN: 0917-639X, 1348-1940
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of the superconducting gap structure in SrFe2(As0.7P0.3)2 by magnetic penetration depth and flux flow resistivity analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Takahashi, T. Okada, Y. Imai, K, Kitagawa, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko and A. Maeda
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 86 号: 14 ページ: 144525-144529
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.144525
  • 査読あり
• [学会発表] Yb-Co-X新化合物の物性評価とNMR (2014)
  • 著者名/発表者名: 北川健太郎,岩谷誠,小松健良,西岡孝,岸本恭来,松村政博,真木祥千子,山浦淳一,片山尚幸,澤博,松林和幸,上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会2014年年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス(口頭、29pCM-11)
  • 年月日: 2014-03-29
• [学会発表] 反強四極子秩序を示すPrV2Al20の高圧下における磁場-温度相図 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松林和幸，鈴木淳一郎，辻本真規，酒井明人，中辻知，北川健太郎，上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会第６９回年次大会
  • 発表場所: 東海大学平塚キャンパス
• [学会発表] Yb-Co-X新化合物の合成と物性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩谷誠，北川健太郎，小松健良，西岡孝，岸本恭来，松村政博，山浦淳一，片山尚幸，澤博，松林和幸，上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会第６９回年次大会
  • 発表場所: 東海大学平塚キャンパス
• [学会発表] Yb-Co-X新化合物の物性評価とNMR (2014)
  • 著者名/発表者名: 北川健太郎，岩谷誠，小松健良，西岡孝，岸本恭来，松村政博，山浦淳一，片山尚幸，澤博，松林和幸，上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会第６９回年次大会
  • 発表場所: 東海大学平塚キャンパス
• [学会発表] 10GPa超級超高圧NMR技術の高圧化・大容積化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 賀来真司、松林和幸、上床美也、北川健太郎
  • 学会等名: 第54回高圧討論会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ, 新潟市(ポスター、2P31)
  • 年月日: 2013-11-15
• [学会発表] LaRu_2P_2超伝導体のNQR/NMR研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 北川健太郎、小松健良、西岡孝、藤原哲也、繁岡透
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス(口頭、27aEC-12)
  • 年月日: 2013-09-27
• [学会発表] NMR Study on Pressure-Induced Superconductivity of NaFeAs Single Crystals up to 7 GPa (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kitagawa, Y. Mezaki, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko, and M. Takigawa
  • 学会等名: SCES2013 (Strongly Correlated Electron Systems)
  • 発表場所: Tokyo(口頭、5 6p I-1-6)
  • 年月日: 2013-08-06
• [学会発表] NMR Study on Pressure-Induced Superconductivity of NaFeAs Single Crystals up to 7 GPa (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kitagawa, Y. Mezaki, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko, and M. Takigawa
  • 学会等名: SCES2013 (Strongly Correlated Electron Systems)2013
  • 発表場所: 東京大学伊藤国際学術研究センター
• [学会発表] Heavy fermion superconductivity under pressure in the quadrupole system PrTi2Al20 (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Matsubayashi, Toshiki Tanaka, Jyunichirou Suzuki, Akito Sakai, Satoru Nakatsuji, Kentarou Kitagawa, Yasunori Kubo, Yoshiya Uwatoko
  • 学会等名: SCES2013 (Strongly Correlated Electron Systems)2013
  • 発表場所: 東京大学伊藤国際学術研究センター
• [学会発表] Electrical resistivity measurement under pressure in the cubic quadrupole system PrV2Al20 (2013)
  • 著者名/発表者名: Junichiro Suzuki, Kazuyuki Matsubayashi, Toshiki Tanaka, Akito Sakai, Satoru Nakatsuji, Kentarou Kitagawa, Yasunori Kubo, Yoshiya Uwatoko
  • 学会等名: SCES2013 (Strongly Correlated Electron Systems)2013
  • 発表場所: 東京大学伊藤国際学術研究センター
• [学会発表] 四極子秩序を示すPrT2Al20(T=V, Ti)における高圧下物性測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木淳一郎，松林和幸，酒井明人，中辻知，久保康則，北川健太郎，上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス
• [学会発表] 圧力誘起磁気秩序を示すYbCo2Zn20およびYbNi3Ga9におけるメタ磁性の圧力効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松林和幸，河江達也，山下哲朗，大原繁男，北川健太郎，上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス
• [学会発表] LaRu2P2超伝導体のNQR/NMR研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 北川健太郎，小松健良，西岡孝，藤原哲也，繁岡透
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学常三島キャンパス
• [学会発表] 四極子秩序を示すPrT2Al20 (T=Ti,V)における量子臨界現象の検証 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 淳一郎, 松林 和幸, 酒井 明人, 中辻 知, 上床 美也, 久保 康則, 北川健太郎
  • 学会等名: 第５４回高圧討論会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
• [学会発表] 10GPa超級超高圧NMR技術の高圧化・大容積化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 賀来真司, 松林和幸, 上床美也, 北川健太郎
  • 学会等名: 第５４回高圧討論会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
• [学会発表] 四極子秩序を示すPrTi2Al20における圧力誘起重い電子系超伝導 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松林 和幸, 鈴木 淳一郎, 酒井 明人, 中辻 知, 上床 美也, 田中 斗志貴, 久保 康則, 北川健太郎
  • 学会等名: 第５４回高圧討論会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 招待講演
• [学会発表] 低温物性物理における最高圧力下NMRと超伝導研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 北川健太郎
  • 学会等名: 日本分光学会中国四国支部 平成25年度 年次講演会
  • 発表場所: 広島大学 東広島キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] 超高分解レーザー光電子分光によるLiFeAsの超伝導ギャップの異方性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本遇哲，岡崎浩三，大田由一，小谷佳範，下志万貴博，木須孝幸，北川健太郎，松林和幸，上床美也，瀧川仁，Chuangtian Chen，渡部俊太郎，辛埴
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] PrTi2Al20における四極子秩序と超伝導の圧力効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木淳一郎，田中斗志貴，松林和幸，酒井明人，中辻知，久保康則，北川健太郎，上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] 冷凍機による新組成希薄希土類化合物の交流磁化率測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 毛利太郎，横田健人，西岡孝，北川健太郎，加藤治一，松村政博
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] 近藤半導体CeFe2Al10の希釈効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤井一希，西岡孝，北川健太郎，加藤治一，松村政博
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] Al-NQRによるCeOs2Al10の新奇相転移の圧力変化の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山尾美奈実，富田直矢，岸本恭来，松村政博，加藤治一，北川健太郎，西岡孝，小林理気，谷田博司，世良正文
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] 10GPa超級高体積超高圧装置の開発によるNMR及びマクロ測定II (2013)
  • 著者名/発表者名: 北川健太郎，松林和幸，西岡孝，後藤弘匡，松本武彦，上床美也，八木健彦，瀧川仁
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] PrV2Al20の圧力制御による四極子秩序の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中斗志貴，鈴木淳一郎，松林和幸，上床美也，酒井明人，中辻知，久田旭彦，北川健太郎，久保康則
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] 無冷媒横磁場マグネットによる磁化測定装置の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田島史郷，藤井一希，西岡孝，北川健太郎，加藤冶一，松村政博
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] Na(Fe,Co)As単結晶のマイクロ波表面インピーダンス測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 今井良宗，越田真史，高橋英幸，岡田達典，北川健太郎，松林和幸，上床美也，瀧川仁，前田京剛
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] 中間価数物質YbNi3Ga9における圧力誘起強磁性秩序と価数クロスオーバー (2013)
  • 著者名/発表者名: 松林和幸，平山貴士，山下哲郎，大原繁男，河村直己，水牧仁一朗，石松直樹，北川健太郎，上床美也，渡辺真仁
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] Cu-NMR測定にみるAサイト秩序ペロブスカイト系A'Cu3Ru4O12のA'置換効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤治一，安部俊克，北川健太郎，西岡孝，松村政博
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] CeRu2Al10置換系のホール効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西岡孝，北川健太郎，加藤治一，松村政博，川村幸裕，谷田博司，世良正文
  • 学会等名: 日本物理学会２０１３年年次大会
  • 発表場所: 広島大学（広島県）
• [学会発表] 10GPa超級大容積超高圧セルによるNMR技術の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 北川健太郎、松林和幸、後藤弘匡、松本健彦、上床美也、八木健彦、瀧川仁
  • 学会等名: 第53回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(ポスター、2P40)
  • 年月日: 2012-11-08
• [学会発表] 10GPa超級高体積超高圧装置の開発によるNMR及びマクロ測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 北川健太郎、松林和幸、後藤弘匡、松本健彦、上床美也、八木健彦、瀧川仁
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学(ポスター、20pPSB-28)
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Flux flow and novel quasiparticle dissipation in LiFeAs investigated by microwave surface impedance measurements (2012)
  • 著者名/発表者名: Okada, T., Maeda, A., Imai, Y., Takahashi, H., Kitagawa, K., Matsubayashi, K., Uwatoko, Y., Takigawa, M.
  • 学会等名: Materials and Mechanisms of Superconductivity (M2S2012)
  • 発表場所: ワシントンDC
• [学会発表] Magnetic penetration depth and flux flow resistivity of SrFe2(As,P)2 single crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, H., Imai, Y., Okada, T., Maeda, A., Kitagawa, K., Matsubayashi, K., Takigawa, M., Uwatoko, Y.
  • 学会等名: Materials and Mechanisms of Superconductivity (M2S2012)
  • 発表場所: ワシントンDC
• [学会発表] Superconducting gap anisotropy in iron-pnictide LiFeAs: laser-ARPES (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, H. Q., Okazaki, K., Ota, Y., Kotani, Y., Shimojima, T., Kiss, T., Kitagawa, K., Matsubayashi, K., Uwatoko, Y., Takigawa, M., Chen, C.-T., Watanabe, S., Shin, S.
  • 学会等名: Materials and Mechanisms of Superconductivity (M2S2012)
  • 発表場所: ワシントンDC
• [学会発表] RFe2Al10（R=希土類）の磁性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤井一希，北川健太郎，西岡孝，加藤治一，松村政博，谷田博司，世良正文
  • 学会等名: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
• [学会発表] CeRu2Al10の量子臨界点近傍の輸送特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 栗原弘光，北川健太郎，西岡孝，加藤治一，松村政博，谷田博司，世良正文
  • 学会等名: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
• [学会発表] Na(Fe,Co)As単結晶の磁場中マイクロ波表面インピーダンス測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡田達典，高橋英幸，今井良宗，北川健太郎，松林和幸，上床美也，前田京剛
  • 学会等名: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
• [学会発表] 10GPa超級高体積超高圧装置の開発によるNMR及びマクロ測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 北川健太郎，松林和幸，後藤弘匡，松本健彦，上床美也，八木健彦，瀧川 仁
  • 学会等名: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
• [学会発表] Al-NQRによるCeT2Al10（T=Ru, Os)の新奇相転移の研究II (2012)
  • 著者名/発表者名: 松村政博，富田直矢，山尾美奈実，加藤治一，北川健太郎，西岡孝，谷田博司，世良正文
  • 学会等名: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
• [学会発表] Aサイト秩序ペロブスカイト系A'Cu3Ru4O12のCu-NQR測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤治一，安部俊克，北川健太郎，西岡孝，松村政博
  • 学会等名: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
• [学会発表] かご状物質C12A7:Hの微視的物性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田邊尚輝，加藤治一，北川健太郎，西岡孝，松村政博
  • 学会等名: 日本物理学会２０１２年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（神奈川県）
• [学会発表] 10GPa超級大容積超高圧セルによるNMR技術の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 北川健太郎，松林和幸，後藤弘匡，松本健彦，上床美也，八木健彦，瀧川 仁
  • 学会等名: 第５３回高圧討論会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
• [備考]
  • URL: http://www.cc.kochi-u.ac.jp/?kitag/
• [備考] 高知大学理学部理学科物理科学コース 北川研究室
  • URL: http://www.cc.kochi-u.ac.jp/~kitag/
• [備考] 高知大学理学部理学科物理科学コース 北川研究室
  • URL: http://www.cc.kochi-u.ac.jp/~kitag/