| 研究領域 | ハイパーマテリアル：補空間が創る新物質科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H04591
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
井村 敬一郎 名古屋大学, 教養教育院, 講師 (10444374)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 価数揺動 / 量子臨界現象 / 準結晶 / 近似結晶 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
価数揺動ハイパーマテリアルの量子臨界現象の起源の解明の為には、臨界現象が見られる磁気的特性（磁化率）の観測と、オーダーパラメーターとなり得るYb価数の精密測定を両軸として行うことが必要不可欠である。特に、準結晶・2/1近似結晶・1/1近似結晶相を持つZn-Au-Yb系に着目し、外部圧力、温度、周期性・準周期性の違い、近似度、組成比をチューニングパラメータとして、価数転移を含む相図（熱力学特性）の作成に取り組む。
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| 研究実績の概要 |
2022年度は、Yb系価数揺動ハイパーマテリアルにおける電子状態と磁気特性の研究を中心に行った。特にAu-Al-Yb 1/1近似結晶やZn-Au-Yb1/1近似結晶、2/1近似結晶に着目し、Yb価数の圧力依存性をSPring-8 BL12XUにおいて行った。その結果、これらの3つの系は、それぞれ特徴の異なる価数の圧力依存性を示す事が分かった。臨界価数揺動モデルに基づいた整理を行った結果をまとめて、現在論文を作成中である。
Zn-Au-Yb系はAu-Al-Yb系よりも2価成分が強く非磁性である。そのため磁化率が小さく、僅かな不純物相の混入の影響を受けやすく、低温における本質的な効果を見出すことが困難である。そこで新たに、Zn-Au-Yb 準結晶、2/1近似結晶、1/1近似結晶の試料合成を試みた。その結果、従来の試料において見られた不純物相の混入は見られなくなった。これにより、低温磁化率の本質的効果を見ることができた。これらの結果も、価数測定の結果と合わせて論文にまとめている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初計画していた、SPring-8の非弾性エックス線散乱ビームラインBL12XUを利用した、価数揺動近似結晶Au-Al-YbとZn-Au-Ybにおける圧力下Yb価数測定を行う事ができた。その結果、系や近似度に依存した価数転移を観測する事に成功し、臨界価数揺動理論に基づく相図上で結果を整理することに成功した。また、当初計画段階には無かった他機関との共同研究を行う事で、Zn-Au-Yb準結晶・近似結晶試料の純良化を試みた。その結果、これまでに時折見られた、磁性不純物の混入を取り除くことに成功し、磁気特性の本質的な性質を抽出することに成功した。
一方、Zn-Au-Ybで予定していた圧力下の磁化率測定については、絶対値の小ささや、臨界圧力の高さに起因する測定の困難さに直面しており、目処が立たない状況である。このため、測定手法や（比熱や熱起電力）、対象温度・圧力の変更をする必要がある。具体的には高圧の代わりに、極低温における物性探索を行う事を検討する。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究により、複数のYb系ハイパーマテリアルの電子状態の違いの概形を掴むことができた。今後は、これらに対応し、各種低温物性がどの様に変化するかを調べることで、価数揺動に起因する異常物性について、系統的に理解をすることを試みる。
具体的には、磁化率・比熱・熱電能に着目する。Au-Al-Yb系においては、価数の異常と磁化率の発散異常が同時に発現することが知られている。そのため、価数揺動に起因する物性異常が顕著に見えるプローブであると考えられる。Zn-Au-Yb等の系について、極低温における磁化率の測定を行い、周期性の有無の違いや近似度の違いに対する磁気特性の違いを見出す。但し、これらの系は非磁性であるため、磁化率の異常は小さいと予想される。その場合にはこれに加えて、比熱・熱起電力測定を行う。これにより、Yb系ハイパーマテリアルにおける量子臨界現象と価数異常の関連について統一的な理解を試みる。
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