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奇パリティ多極子秩序系における新奇量子伝導

公募研究

研究領域J-Physics:多極子伝導系の物理
研究課題/領域番号 16H01062
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東北大学

研究代表者

大串 研也  東北大学, 理学研究科, 教授 (30455331)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2017年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード磁気四極子 / 強相関電子系 / 磁性 / 多極子
研究実績の概要

2017年度は、奇パリティ多極子秩序を示す電気伝導系に関する「物質開発」と「ドメイン観察」についての研究を実施した。「物質開発」に関しては、梯子型鉄系化合物BaFe2Se3に関する成果が挙がった。BaFe2Se3においては400K付近に構造相転移があることが知られていたが、その詳細は未解明であった。我々は、構造相転移温度以下において第二高調波発生を観測し、マクロな誘電分極が生じていること(電気双極子の強的秩序が実現していること)を明らかにした。その微視的機構は、250K以下で生じるブロック型反強磁性秩序を安定化させる構造歪の導入にある。つまり、400 K以下の常磁性相は、カイラルネマティック相ともいうべき新奇な電子相であることが判明した。「ドメイン観察」に関しては、鉄系超伝導体関連物質BaMn2As2に関する成果が挙がった。BaMn2As2は、625 K以下でチェッカーボード型反強磁性秩序を示すが、磁気空間群を検討すると反強磁性相は磁気四極子の強的秩序と見做せることが分かる。磁気四極子秩序相には、符号が反転したドメイン構造が存在するが、その大きさが未解明であった。我々は、第二高調波発生におけるaxial-iテンソルとpolar-cテンソルの干渉を通して、ドメイン構造を観察することを目指した。その結果、001面において明瞭な干渉効果を見出し、そのイメージングにより磁気四極子ドメインの大きさは0.1~1 mm^2スケールであることを見出した。この成果により、今後のシングルドメイン試料の作製や新奇量子伝導現象の発見への道筋をつけることができた。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Two-phonon Absorption Spectra in the Layered Honeycomb Compound α-RuCl32017

    • 著者名/発表者名
      Yoshinao Hasegawa, Takuya Aoyama, Koya Sasaki, Yuka Ikemoto, Taro Moriwaki, Toshiya Shirakura, Riichiro Saito, Yoshinori Imai, and Kenya Ohgushi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 86 号: 12 ページ: 123709-123709

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.123709

    • NAID

      210000134609

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anisotropic magnetodielectric effect in the honeycomb-type magnet α - RuCl 32017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Aoyama, Yoshinao Hasegawa, Shojiro Kimura, Tsuyoshi Kimura, and Kenya Ohgushi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 95 号: 24 ページ: 245104-245104

    • DOI

      10.1103/physrevb.95.245104

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Post-perovskite Transition in Anti-structure2016

    • 著者名/発表者名
      Bosen Wang, and Kenya Ohgushi
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 6 号: 1 ページ: 37896-37896

    • DOI

      10.1038/srep37896

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] キタエフスピン液体候補物質の合成と基礎物性2018

    • 著者名/発表者名
      大串研也
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 空間反転対称性の破れた反強磁性体BaMn2As2における第二高調波発生2018

    • 著者名/発表者名
      江見知俊
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Ferroic Order of Magnetic Quadrupoles in BaMn2As22017

    • 著者名/発表者名
      Kenya Ohgushi
    • 学会等名
      The 17th Korea-Taiwan- Japan Workshop on Strongly Correlated Electron Systems
    • 発表場所
      Yongpyong resort, korea
    • 年月日
      2017-02-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アンチポストペロブスカイトの物性科学2017

    • 著者名/発表者名
      大串研也
    • 学会等名
      第2回固体化学フォーラム研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Superconductivity in Fe-based ladder compound BaFe2S32017

    • 著者名/発表者名
      Kenya Ohgushi
    • 学会等名
      European Materials Research Society (E-MRS) Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Superconductivity & Nematic order in Fe-based ladder compounds2017

    • 著者名/発表者名
      Kenya Ohgushi
    • 学会等名
      International Workshop on Multipole Physics and Related Phenomena (J-Physics 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] キタエフ型交換相互作用の拓くスピン液体の物理2017

    • 著者名/発表者名
      大串研也
    • 学会等名
      第二回 量子スピン液体研究の新展開
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 第二高調波発生を用いた梯子型鉄系化合物BaFe2Se3における極性構造の探索2017

    • 著者名/発表者名
      今泉聖司
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Kitaevスピン液体候補物質AX3(A = 遷移金属, X = Cl, I)の合成と物性2017

    • 著者名/発表者名
      長谷川慶直
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 立方晶KSbO3型構造を持つLa3Ir3O11の物性測定2017

    • 著者名/発表者名
      青山拓也
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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