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核磁気共鳴によるスピン軌道結合系における新奇な秩序の探索

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 18H04310
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
研究機関東京大学

研究代表者

瀧川 仁  東京大学, 物性研究所, 教授 (10179575)

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 *注記
8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
キーワード核磁気共鳴 / スピン軌道結合系 / 多極子秩序 / 量子相転移 / 局所対称性 / 超伝導
研究実績の概要

希土類Pr化合物PrTi2Al20は、カゴ状クラスターを形成するAl原子によって囲まれた3価のPrイオンがダイヤモンド格子を形成する物質であり、結晶場基底状態が磁気モーメントを持たず高次の四極子や八極子のみを有することから、局在多極子系の最適な研究対象となっている。今年後はこれまでに蓄積したNMRデータの全体を解析し、結果を説明するための現象論およびモデル計算をと合わせて、磁場に誘起される一次相転移の機構を確立し、論文にまとめて公表した。

5d遷移金属酸化物Cd2Re2O7は、二つの温度Ts1=200KおよびT2s=120Kにおいて2段の相転移を示すが、電子系の強いスピン軌道相互作用と電子間相互作用による自発的空間反転対称性の破れがその起源である可能性が指摘されている。昨年度に引き続き111Cd原子核のNMRによって低温相の対称性を微視的に調べた。特に、従来1次相転移があると思われていたTs2近傍において、有限の温度幅を持つ第3の中間秩序相が存在することを明らかにした。共鳴線分裂の解析から、Ts2近傍では高温から正方晶ー直方晶ー正方晶の逐次連続相転移があり、中間相よりも低温相が高い対称性を有するという稀な現象が観測された。更に、酸素サイトのNMRを行った結果、低温秩序相において電場勾配が非整合な分布を示すという予想外の結果が得られた。

結晶場分裂したt2g状態が強いスピン軌道相互作用によって基底4重項を形成するダブルペロブスカイト5d遷移金属絶縁体BaMgReO6について、酸素サイトのNMRを行い、四極子秩序状態に磁場を印加することにより発生する八極子に由来する超微細磁場を観測した。この系の多極子モーメントの分布をを実験的に決定するために、超微細磁場の角度依存性の詳細な解析が進行中である。

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。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Johns Hopkins 大学/NIST(国立標準技術研究所)(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Rutherford Appleton 研究所(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Laue Langevin 研究所(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Field-Orientation Effect on Ferro-Quadrupole Order in PrTi2Al202020

    • 著者名/発表者名
      Kittaka Shunichiro、Taniguchi Takanori、Hattori Kazumasa、Nakamura Shota、Sakakibara Toshiro、Takigawa Masashi、Tsujimoto Masaki、Sakai Akito、Matsumoto Yosuke、Nakatsuji Satoru
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 号: 4 ページ: 043701-043701

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.043701

    • NAID

      40022211746

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Field-Induced Switching of Ferro-Quadrupole Order Parameter in PrTi2Al202019

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi Takanori、Hattori Kazumasa、Yoshida Makoto、Takeda Hikaru、Nakamura Shota、Sakakibara Toshiro、Tsujimoto Masaki、Sakai Akito、Matsumoto Yosuke、Nakatsuji Satoru、Takigawa Masashi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 8 ページ: 084707-084707

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.084707

    • NAID

      40021971889

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] V51-NMR study on the S=12 square lattice antiferromagnet K2V3O82019

    • 著者名/発表者名
      Takeda H.、Yasuoka H.、Yoshida M.、Takigawa M.、Ghimire N. J.、Mandrus D.、Sales B. C.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.054406

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Universal geometric frustration in pyrochlores2018

    • 著者名/発表者名
      Trump B. A.、Koohpayeh S. M.、Livi K. J. T.、Wen J.-J.、Arpino K. E.、Ramasse Q. M.、Brydson R.、Feygenson M.、Takeda H.、Takigawa M.、Kimura K.、Nakatsuji S.、Broholm C. L.、McQueen T. M.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 2619-2619

    • DOI

      10.1038/s41467-018-05033-7

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Inelastic Neutron Scattering Study of the Spin Dynamics in the Breathing Pyrochlore System LiGa0.95In0.05Cr4O82018

    • 著者名/発表者名
      Yu Tanaka, Rafal Wawrzynczak, Manh Duc Le, Tatiana Guidi, Yoshihiko Okamoto, Takeshi Yajima, Zenji Hiroi, Masashi Takigawa, and Goeran J. Nilsen
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 7 ページ: 073710-073710

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.073710

    • NAID

      210000134889

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Field-enhanced quantum fluctuation in an S=1/2 frustrated square lattice2018

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi H.、Sasaki Y.、Okubo T.、Yoshida M.、Kida T.、Hagiwara M.、Kono Y.、Kittaka S.、Sakakibara T.、Takigawa M.、Iwasaki Y.、Hosokoshi Y.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 9 ページ: 094402-094402

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.094402

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] NMRから見た5d電子系Cd2Re2O7の相転移と秩序相の対称性2020

    • 著者名/発表者名
      米良伸義, 武田晃, 瀧川仁, 松林康仁, 平井大悟郎, 広井善二, 長谷川巧A
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 17O-NMRで見たBa2MgReO6の二段相転移2020

    • 著者名/発表者名
      武田晃, 渡辺亮, 瀧川仁, 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
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Field-induced switching of ferro-quadrupole order parameter in PrTi2Al202019

    • 著者名/発表者名
      M. Takigawa
    • 学会等名
      3rd Aisa-Pasific workshop on Quantum Magnetism, Nov. 24-30, 2019, T. D. Lee Institute, Shanghai, Chaina
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] PrT2Al20(T=Ti,V)のNQR測定2019

    • 著者名/発表者名
      磯前貴央, 武田晃, 瀧川仁, 酒井明人, 中辻知
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] High Pressure Phases in the Shastry-Sutherland spin system SrCu2(BO3)22018

    • 著者名/発表者名
      M. Takigawa
    • 学会等名
      Kavli ITS & IOP, CAS Joint Workshop on Quantum Magnetism: Frustration, Low Dimensionality, Topology,
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] NMRによるPrV2Al20の多極子秩序の検証2018

    • 著者名/発表者名
      磯前貴央, 武田晃, 瀧川仁, 酒井明人, 中辻知
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 瀧川研究室HP 業績

    • URL

      https://masashi.issp.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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