電流と格子回転・歪みによる複合共役場を用いた拡張多極子検出の試み

• 研究領域: J-Physics：多極子伝導系の物理
• 研究課題/領域番号: 18H04297
• 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
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 柳澤 達也 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (10456353)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円); 2019年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
• キーワード: 超音波 / 奇パリティ多極子 / 四極子近藤効果 / 電気トロイダル秩序 / 磁気的圧電効果 / 交差相関 / 拡張多極子 / 電気磁気効果

研究実績の概要

公募研究D01班の鬼丸らとの共同研究としてPrを非磁性のYによって希釈したY1-xPrxIr2Zn2単結晶試料（x = 0.0, 0.034, 0.37）の系統的な超音波実験を行った。その結果、x=0.034の希釈極限試料では四極子近藤効果を実証する上での決め手となる弾性定数(C11-C12)/2の対数的温度変化の観測に成功した。一方、x = 0.37の中間濃度試料の極低温領域では対数的よりはむしろT^(1/2)に比例する温度依存性を示すことがわかった。また新たに超音波分散を発見した。
公募研究B01班の平井らとの共同研究として、パイロクロア酸化物Cd2Re2O7の逐次構造相転移にたいして予言されている電気トロイダル四極子秩序の実験的証拠を得るために、横波弾性 定数(C11-C12)/2とC44を横波超音波で測定し、秩序変数の対称性の検証を試みた。その結果、中間相において、巨大な周波数変化を伴う超音波吸収の増大と弾性定数のソフト化を観測した。
上記の成果は強相関電子系の多極子自由度を観測する本研究の目的と合致し、本新学術領域内での新たな共同研究が芽生えたことで、超音波測定技術を活かした今後のさらなる研究発展が期待できる。よって、当初の計画以上に進展したと言える。東北大金属材料研究所の25T-SCMに同軸管内蔵の２軸ゴニオメータを組み合わせ、URu2Si2のc面内磁気異方性を弾性定数で検証する実験の準備を終えた。しかし、本年度マグネットの不具合が発生し共同利用実験は延期となった。
研究当初から開発を続けている高温測定装置は耐熱同軸管の高温領域でのテストが完了し、冷却水系の安全スイッチ、防爆用のキャビネットなどを新たに設置し単結晶Siを用いた予備測定に漕ぎ着けた。しかし研究期間内にBaMn2As2の高温領域における弾性応答の測定は達成できなかったため、今後も研究を継続する予定。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] HZDR/TU Dresden(ドイツ)
• [国際共同研究] Univ. of California, San Diego/California State University, Fresno/Los Alamos National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] Chalres University(チェコ)
• [国際共同研究] ドレスデン強磁場研究所(ドイツ)
• [国際共同研究] カレル大学数物理学科(チェコ)
• [国際共同研究] カリフォルニア大学サンディエゴ校物理学科(米国)
• [雑誌論文] Logarithmic Elastic Response in the Dilute Non-Kramers System Y1-xPrxIr2Zn20 (2020)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa Tatsuya、Hidaka Hiroyuki、Amitsuka Hiroshi、Zherlitsyn Sergei、Wosnitza Joachim、Yamane Yu、Onimaru Takahiro
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 29
  • DOI: 10.7566/jpscp.29.015002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Quadrupolar susceptibility and magnetic phase diagram of PrNi2Cd20 with non-Kramers doublet ground state (2020)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa Tatsuya、Hidaka Hiroyuki、Amitsuka Hiroshi、Nakamura Shintaro、Awaji Satoshi、Green Elizabeth L.、Zherlitsyn Sergei、Wosnitza Joachim、Yazici Duygu、White Benjamin D.、Maple M. Brian
  • 雑誌名: Philosophical Magazine 巻: 100 号: 10 ページ: 1268-1281
  • DOI: 10.1080/14786435.2019.1709912
  • NAID: 120006950864
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Linearly Polarized Hard X-Ray Photoemission Spectroscopy of PrBe13 (2020)
  • 著者名/発表者名: Hamamoto Satoru、Kanai-Nakata Yuina、Fujiwara Hidenori、Kuga Kentaro、Kiss Takayuki、Higashiya Atsushi、Yamasaki Atsushi、Imada Shin、Tanaka Arata、Tamasaku Kenji、Yabashi Makina、Ishikawa Tetsuya、Hidaka Hiroyuki、Yanagisawa Tatsuya、Amitsuka Hiroshi、Sekiyama Akira
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 29 ページ: 012010-012010
  • DOI: 10.7566/jpscp.29.012010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Unusual phase boundary of the magnetic-field-tuned valence transition in CeOs4Sb12 (2020)
  • 著者名/発表者名: K. Gotze, M. J. Pearce, P. A. Goddard, M. Jaime, M. B. Maple, K. Sasmal, T. Yanagisawa, A. McCollam, T. Khouri, P.-C. Ho, and J. Singleton
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 101 号: 7
  • DOI: 10.1103/physrevb.101.075102
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Rare-Earth Atomic Motion in RBe13 (R: La, Pr, Sm) (2020)
  • 著者名/発表者名: Tsutsui Satoshi、Shimizu Yusei、Hidaka Hiroyuki、Koriki Akinari、Murata Ryoya、Yoda Yoshitaka、Yanagisawa Tatsuya、Amitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 30 ページ: 0111151-6
  • DOI: 10.7566/jpscp.30.011115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Magnetic Phase Diagram of Helical Magnet GdBe13 (2020)
  • 著者名/発表者名: Hidaka Hiroyuki、Mizuuchi Kota、Yanagisawa Tatsuya、Amitsuka Hiroshi
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 30
  • DOI: 10.7566/jpscp.30.011117
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evidence for the Single-Site Quadrupolar Kondo Effect in the Dilute non-Kramers System Y1-xPrxIr2Zn20 (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Yanagisawa, H. Hidaka, H. Amitsuka, S. Zherlitsyn, J. Wosnitza, Y. Yamane, and T. Onimaru
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 123 号: 6
  • DOI: 10.1103/physrevlett.123.067201
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Search for multipolar instability in URu2Si2 studied by ultrasonic measurements under pulsed magnetic field (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Yanagisawa, S. Mombetsu, H. Hidaka, H. Amitsuka, P. T. Cong, S. Yasin, S. Zherlitsyn, J. Wosnitza, K. Huang, N. Kanchanavatee, M. Janoschek, M. B. Maple, and D. Aoki
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 号: 15 ページ: 155137-155137
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.155137
  • NAID: 120006489792
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Superconductivity in single crystalline ThBe13 and LuBe13 (2018)
  • 著者名/発表者名: Klara Uhlrova, Naoyuki Miura, Vladimir Tkac, Jan Prokleska, Maciej Chrobak, Zbigniew Tarnawski, Hiroyuki Hidaka, Tatsuya Yanagisawa, Vladimir Sechovsky, and Hiroshi Amitsuka
  • 雑誌名: Physica B: Condensed Matter 巻: 538 ページ: 516-518
  • DOI: 10.1016/j.physb.2017.10.129
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Low-temperature x-ray crystal structure analysis of the cage-structured compounds MBe13 (M = La, Sm, and U) (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Hidaka, Ryoma Nagata, Chihiro Tabata, Yusei Shimizu, Naoyuki Miura, Tatsuya Yanagisawa, and Hiroshi Amitsuka
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 巻: 87 号: 5 ページ: 0536031-7
  • DOI: 10.1103/physrevmaterials.2.053603
  • NAID: 120006504393
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uncompensated Antiferromagnetic Ordering of UAu2Si2 Studied by 29Si-NMR (2018)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Tabata, Yoshihiko Ihara, Shogo Shimmra, Naoyuki Miura, Hiroyuki Hidaka, Tatsuya Yanagisawa, and Hiroshi Amitsuka
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 巻: 87 号: 11 ページ: 114707-114707
  • DOI: 10.7566/jpsj.87.114707
  • NAID: 210000135016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetoelastic phenomena in antiferromagnetic uranium intermetallics: The UAu2Si2 case (2018)
  • 著者名/発表者名: M. Valiska, H. Saito, T. Yanagisawa, C. Tabata, H. Amitsuka, K. Uhlirova J. Prokleska, P. Proschek, J. Valenta, M. Misek, D. I. Gorbunov, J. Wosnitza, and V. Sechovsky
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 98 号: 17
  • DOI: 10.1103/physrevb.98.174439
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 単結晶Cd2Re2O7の横波超音波測定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 三上義人, 柳澤達也, 日比野瑠央, 日高宏之, 網塚浩, 平井大悟郎, 廣井善二
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] 単サイト四極子近藤効果の傍証：Y1－xPrxIr2Zn20の弾性応答II (2020)
  • 著者名/発表者名: 柳澤達也, 日比野瑠央, 日髙宏之, 網塚浩, Sergei Zherlitsyn, Joachim Wosnitza, 山根悠, 鬼丸孝博
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] Cd2Re2O7における熱膨張 (2020)
  • 著者名/発表者名: 日高宏之, 金子佑真, 村田怜也, 柳澤達也, 網塚浩, 田島聖士, 平井大悟郎, 廣井善二
  • 学会等名: 日本物理学会第75回年次大会
• [学会発表] Logarithmic Elastic Response in the Dilute non-Kramers System Y1－xPrxIr2Zn20 (2019)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Yanagisawa
  • 学会等名: J-Physics 2019 International Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Corroborating Evidence for the Single-Site Quadrupolar Kondo Effect: Logarithmic Elastic Response in the Dilute non-Kramers System Y1－xPrxIr2Zn20 (2019)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Yanagisawa
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
  • 国際学会
• [学会発表] (Y,Pr)Ir2Zn20 の弾性応答に観る対数的温度変化と四極子近藤効果の連関 (2019)
  • 著者名/発表者名: 柳澤達也
  • 学会等名: J-Physics 地域研究会 ‐ 本郷
  • 招待講演
• [学会発表] 単サイト四極子近藤効果の傍証：Y1－xPrxIr2Zn20の弾性応答 (2019)
  • 著者名/発表者名: 柳澤達也
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] 単サイト四極子近藤効果の傍証：Y1－xPrxIr2Zn20の弾性応答 (2019)
  • 著者名/発表者名: 柳澤達也
  • 学会等名: J-Physics 地域研究会 - 札幌
• [学会発表] Γ3 非クラマース二重項を持つ希釈極限系(Y,Pr) Ir2Zn20 における四極子感受率の対数的温度変化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 柳澤達也
  • 学会等名: J-Physics 地域研究会 - 北九州
• [学会発表] 単サイト四極子近藤効果の傍証:(Y,Pr)Ir2Zn20 の弾性応答 (2019)
  • 著者名/発表者名: 柳澤達也
  • 学会等名: 新学術領域研究J-Physics: C01トピカルミーティング 拡張多極子物性研究の現状と展望
• [学会発表] UAu2Si2の強磁場に於ける弾性特性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 柳澤達也
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会
• [学会発表] Probing the ‘Hidden Order’ Phase in URu2Si2 by Means of Ultrasonic Measurements in Pulsed Magnetic Fields (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Yanagisawa
  • 学会等名: International Conference on Magnetism 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Anisotropic Elastic Response in the Hidden Order Phase of URu2Si2 under High Magnetic Fields (2018)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Yanagisawa
  • 学会等名: J-Physics2018 Summer School
  • 国際学会
• [学会発表] 電流と格子回転・歪みによる複合共役場を用いた拡張多極子検出の試み (2018)
  • 著者名/発表者名: 柳澤達也
  • 学会等名: J-Physic: 多極子伝導系の物理 平成30年度領域全体会議（後半キックオフミーティング）
• [備考] Jマテリアル研究室ホームページ
  • URL: http://phys.sci.hokudai.ac.jp/LABS/kyokutei/vlt/
• [備考] Jマテリアル研究室ホームページ（超音波グループ）
  • URL: http://sonicbangs.sci.hokudai.ac.jp/yanagisawa/
• [備考] Jマテリアル強相関物性研究室
  • URL: http://sonicbangs.sci.hokudai.ac.jp/yanagisawa/