精密比熱測定による量子臨界点近傍の超伝導異常物性の研究

• 研究課題/領域番号: 25610096
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 芝内 孝禎 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (00251356)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 量子臨界現象 / 超伝導特性 / 準粒子励起 / 臨界磁場 / 反強磁性 / 渦糸物理 / 有効質量 / 磁場侵入長 / 低温物性測定 / 比熱 / 超伝導 / 上部臨界磁場 / ギャップ構造 / 鉄系超伝導 / 異方的超伝導 / 下部臨界磁場 / 量子ゆらぎ / 量子臨界点

研究成果の概要

絶対零度における相転移点である量子臨界点近傍では、金属の標準理論であるフェルミ液体論から逸脱した物性が観測され、しばしば非従来超伝導相が出現する。この超伝導と量子臨界揺らぎとの関連性を明らかにすることが重要な課題の一つである。我々は、鉄系超伝導体の微小純良単結晶試料での精密比熱測定により、量子臨界点近傍の超伝導状態における準粒子励起を調べた。その結果、超伝導転移における比熱の跳びから見積もられる有効質量が絶対零度における磁場侵入長と定量的に一致し発散的に増大すること、および渦糸コアのエネルギーが異常に増大することを見出した。これらは量子臨界性が超伝導相内部にも強い影響を及ぼしている証拠である。

研究成果

• [雑誌論文] Fermi Surface of IrTe2 in the Valence-Bond State as Determined by Quantum Oscillations (2015)
  • 著者名/発表者名: S. F. Blake, M. D. Watson, A. McCollam, S. Kasahara, R. D. Johnson, A. Narayanan, G. L. Pascut, K. Haule, V. Kiryukhin, T. Yamashita, D. Watanabe, T. Shibauchi, Y. Matsuda, A. I. Coldea
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 91 号: 12 ページ: 121105-121105
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.121105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emergence of Orbital Nematicity in the Tetragonal Phase of BaFe2(As1−xPx)2 (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Iye, M-H. Julien, H. Mayaffre, M. Horvatić, C. Berthier, K. Ishida, H. Ikeda, S. Kasahara,
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 84 号: 4 ページ: 0437051-5
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.043705
  • NAID: 210000133500
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Local characterization of superconductivity in BaFe2(As1-xPx)2 (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuval Lamhot, Alon Yagil, Nadav Shapira, Shigeru Kasahara, Tatsuya Watashige, Takasada Shibauchi, Yuji Matsuda, Ophir M Auslaender
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 91 号: 6 ページ: 060504-060504
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.060504
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural Origin of the Anomalous Temperature Dependence of the Local Magnetic Moments in the CaFe2As2 Family of Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: L. Ortenzi, H. Gretarsson, S. Kasahara, Y. Matsuda, T. Shibauchi, K. D. Finkelstein, W. Wu, S. R. Julian, Y.-J. Kim, I. I. Mazin, and L. Boeri,
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 114 号: 4 ページ: 047001-047001
  • DOI: 10.1103/physrevlett.114.047001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Colossal thermomagnetic response in the exotic superconductor URu2Si2 (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yamashita, Y. Shimoyama, Y. Haga, T.D. Matsuda, E. Yamamoto, Y. Onuki, H. Sumiyoshi, S. Fujimoto, A. Levchenko, T. Shibauchi, and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 11 号: 1 ページ: 17-20
  • DOI: 10.1038/nphys3170
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Critical Fields in Quantum Critical Superconductors (2014)
  • 著者名/発表者名: C. Putzke, P. Walmsley, J. D. Fletcher, L. Malone, D. Vignolles, C. Proust, S. Badoux, P. See, H. E. Beere, D. A. Ritchie, S. Kasahara, Y. Mizukami, T. Shibauchi, Y. Matsuda, and A. Carrington,
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 5 号: 1 ページ: 5679-5679
  • DOI: 10.1038/ncomms6679
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anisotropy of the superconducting gap in the iron-based superconductor BaFe2(As1-xPx)2 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida, S. Ideta, T. Shimojima, W. Malaeb, H. Suzuki, I. Nishi, A. Fujimori, S. Shin, et al.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 4 号: 1 ページ: 7292-7292
  • DOI: 10.1038/srep07292
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Disorder-Induced Topological Change of the Superconducting Gap Structure in Iron Pnictides (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Mizukami, M. Konczykowski, Y. Kawamoto, S. Kurata, S. Kasahara, K. Hashimoto, V. Mishra, A. Kreisel, Y. Wang, P. J. Hirschfeld, Y. Matsuda, and T. Shibauchi,
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 5 号: 1 ページ: 5657-5657
  • DOI: 10.1038/ncomms6657
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Field-Induced Superconducting Phase of FeSe in the BCS-BEC Crossover (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kasahara, T. Watashige, T. Hanaguri, Y. Kohsaka, T. Yamashita, Y. Shimoyama, Y. Mizukami, R. Endo, H. Ikeda, K. Aoyama, T. Terashima, S. Uji, T. Wolf, H. v. Loehneysen, T. Shibauchi, Y. Matsuda
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 111 号: 46 ページ: 16309-16313
  • DOI: 10.1073/pnas.1413477111
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Anomalous Fermi surface in FeSe seen by Shubnikov-de Haas oscillation measurements (2014)
  • 著者名/発表者名: Taichi Terashima, Naoki Kikugawa, Andhika Kiswandhi, Eun-Sang Choi, James S. Brooks, Shigeru Kasahara, Tatsuya Watashige, Hiroaki Ikeda, Takasada Shibauchi, Yuji Matsuda, Thomas Wolf, Anna E. Bohmer, Frederic Hardy, Christoph Meingast, Hilbert v. Lohneysen, Michi-To Suzuki, Ryotaro Arita, Shinya Uji
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 90 号: 14 ページ: 144517-144517
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.144517
  • 査読あり
• [雑誌論文] On Infrared Pseudogap in Cuprate and Pnictide High-Temperature Superconductors (2014)
  • 著者名/発表者名: S. J. Moon, Y. S. Lee, A. A. Schafgans, A. V. Chubukov, S. Kasahara, T. Shibauchi, T. Terashima, Y. Matsuda, M. A. Tanatar, R. Prozorov, A. Thaler, P. C. Canfield, S. L. Bud'ko, A. S. Sefat, D. Mandrus, K. Segawa, Y. Ando, D. N. Basov,
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 号: 1 ページ: 014503-014503
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.014503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Observation of Lattice Symmetry Breaking at the Hidden-Order Transition in URu2Si2 (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Tonegawa, S. Kasahara, T. Fukuda, K. Sugimoto, N. Yasuda, Y. Tsuruhara, D. Watanabe, Y. Mizukami, Y. Haga, T. D. Matsuda, E. Yamamoto, Y. Onuki, H. Ikeda, Y. Matsuda, and T. Shibauchi,
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 5 号: 1 ページ: 4188-4188
  • DOI: 10.1038/ncomms5188
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Controllable Rashba Spin-Orbit Interaction in Artificially Engineered Superlattices Involving the Heavy-Fermion Superconductor CeCoIn_5 (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Shimozawa, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 112 号: 15 ページ: 156404-156404
  • DOI: 10.1103/physrevlett.112.156404
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Doping evolution of the quasiparticle excitations in heavily hole-doped Ba_<1-x>KxFe_2As_2 : Apossible superconducting gap with sign-reversal between hole pockets (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Watanabe, T. Yamashita, Y. Kawamoto, S. Kurata, Y. Mizukami, et al.
  • 雑誌名: Physieal Review B 巻: 89 号: 11 ページ: 115112-115112
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.115112
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pseudogap formation above the superconducting dome in iron pnictides (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shimojima, T. Sonobe, W. Malaeb, K. Shinada, A. Chainani, S. Shin, T. Yoshida, S. Ideta, A. Fujimori, et al.
  • 雑誌名: Phys Rev. B 巻: 89 号: 4 ページ: 045101-045101
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.045101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pseudogap Formation above the Superconducting Dome in Iron-Pnictides (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shimojima et al.
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 89 号: 32-33 ページ: 45101-45101
  • DOI: 10.1080/14786435.2014.887861
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclotron Resonance Study of Quasiparticle Mass and Scattering Rate in the Hidden-Order and Superconducting Phases of URu2Si2 (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Tonegawa, K. Hashimoto, K. Ikada, Y. Tsuruhara, Y.-H. Lin, H. Shishido, Y. Haga, T. D. Matsuda, E. Yamamoto, Y. Onuki, H. Ikeda, Y. Matsuda, and T. Shibauchi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 88 号: 24 ページ: 245131-245131
  • DOI: 10.1103/physrevb.88.245131
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quasiparticle Mass Enhancement Close to the Quantum critical Point in BaFe_2(As_<1-x>Px)_2 (2013)
  • 著者名/発表者名: P. Walmsley, C. Putzke, L. Mal0ne, I. Guillamon, D. Vignolles, C. Proust, A. I. Coldga. M. D. WatSon, S. Kasahara, Y. Mizukami, et al.
  • 雑誌名: Physical Review Letter 巻: 109 号: 25 ページ: 257002-257002
  • DOI: 10.1103/physrevlett.110.257002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Normal-state spin dynamics in the iron-pnictide superconductors BaFe_2 (A_S<1-x>P_x)_2 and Ba (Fe_<1-x>Co_x)_2AS_2 probed with NMR measurements (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakai, et aL.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 87 号: 17 ページ: 174507-174507
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.174507
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Quantum Critical Point Lying beneath the Superconducting Dome in Iron-Pnictides (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shibauchi, A. Carrington, and Y. Matsuda
  • 雑誌名: Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 巻: 5 号: 1 ページ: 113-135
  • DOI: 10.1146/annurev-conmatphys-031113-133921
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Quantum criticality and BCS-BEC crossover in iron-based superconductors (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shibauchi
  • 学会等名: KITP Conference on Strong Correlations and Unconventional Superconductivity: Towards a Conceptual Framework
  • 発表場所: Santa Barbara, CA, USA
  • 年月日: 2014-09-22 – 2014-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] URu2Si2の隠れた秩序とエキゾチック超伝導 (2014)
  • 著者名/発表者名: 芝内孝禎
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会 領域8シンポジウム「重い電子系化合物の新展開」
  • 発表場所: 中部大学(愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
  • 招待講演
• [学会発表] Quantum criticality in iron pnictide superconductors (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shibauchi
  • 学会等名: 27th International Conference on Low Temperature Physics (LT27)
  • 発表場所: Buenos Aires, Argentina
  • 年月日: 2014-08-06 – 2014-08-13
  • 招待講演
• [学会発表] 反強磁性量子臨界揺らぎと超伝導 (2014)
  • 著者名/発表者名: 芝内孝禎
  • 学会等名: 東北大金研ワークショップ「多自由度が協奏する分子システムの科学」
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所(仙台市）
  • 年月日: 2014-07-18 – 2014-07-20
  • 招待講演
• [学会発表] Quantum criticality and unconventional superconductivity in iron-pnictides (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shibauchi
  • 学会等名: ISSP workshop on "New Horizon of Strongly Correlated Physics" (NHSCP2014)
  • 発表場所: 東京大学物性研究所(柏市）
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
  • 招待講演
• [学会発表] Symmetry Breaking in the Hidden-Order Phase of URu2Si2 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shibauchi
  • 学会等名: REIMEI Workshop on "Electronic state of URu2Si2 and related systems"
  • 発表場所: 日本原子力研究機構(東海）
  • 年月日: 2014-06-23
  • 招待講演
• [学会発表] The Superconducting Order Parameter in Iron-based Superconductors (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shibauchi
  • 学会等名: International Conferences on Modern Materials and Technologies (CIMTEC 2014), 7th International Conference on Science and Engineering of Novel Superconductors
  • 発表場所: Montecatini Terme, Italy
  • 年月日: 2014-06-16 – 2014-06-19
  • 招待講演
• [学会発表] Quantum Criticality in Iron-pnictide Superconductors (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shibauchi
  • 学会等名: RIKEN-APW joint workshop ``Highlights in condensed matter physics"
  • 発表場所: 和光市理化学研究所
  • 招待講演
• [学会発表] 電子状態相図と不純物効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 芝内孝禎
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] Symmetry Breaking in the Hidden-Order Phase of URu2Si2 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shibauchi
  • 学会等名: Lorentz Center Workshop on Hidden Order, Superconductivity, and Magnetism in URu2Si2
  • 発表場所: Leiden, the Netherlands
  • 招待講演
• [学会発表] Exotic Superconductivity of Heavy Electrons in Artificial Two-Dimensional Kondo Lattices (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shibauchi
  • 学会等名: International Conference on Electron Correlation in Nanostructures (ECN-2013)
  • 発表場所: Yalta, Ukraine
  • 招待講演
• [学会発表] Electronic phase diagram of iron-pnictide superconductor BaFe2(As1-xPx)2 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shibauchi
  • 学会等名: The IUMRS International Conference on Advanced Materials (IUMRS-ICAM2013): Advanced superconducting materials and its applications
  • 発表場所: Qingdao, China
  • 招待講演
• [学会発表] Superconducting Gap Symmetry in BaFe2As2-Based Superconductors (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shibauchi
  • 学会等名: International Workshop on Recent Developments in Fe-based high-temperature Superconductors
  • 発表場所: Riverhead, New York, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Symmetry Breaking in the Hidden-Order Phase of URu2Si2 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shibauchi
  • 学会等名: The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES 2013)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Nematic Transition and Antiferromagnetic Quantum Critical Point in BaFe2(As1-xPx)2 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Shibauchi
  • 学会等名: Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS2013)
  • 発表場所: Berkeley, California, USA
  • 招待講演
• [備考] 超伝導ゆらぎによる巨大熱磁気効果の発見
  • URL: http://www.k.u-tokyo.ac.jp/info/entry/22_entry351/
• [備考] 鉄系高温超伝導の発現機構を解く鍵となる電子状態を解明
  • URL: http://www.k.u-tokyo.ac.jp/info/entry/22_entry350/
• [備考] 「ボース・アインシュタイン凝縮に最も近い超伝導状態」を発見
  • URL: http://www.k.u-tokyo.ac.jp/info/entry/22_entry344/
• [備考] 直接観測された物質物理学の謎「隠れた秩序」
  • URL: http://www.k.u-tokyo.ac.jp/info/entry/22_entry314/
• [備考] 研究紹介
  • URL: http://qpm.k.u-tokyo.ac.jp/index.php?%E7%A0%94%E7%A9%B6%E7%B4%B9%E4%BB%8B