角度分解磁場中比熱測定から切り拓く重い電子系の超伝導

• 研究領域: 重い電子系の形成と秩序化
• 研究課題/領域番号: 23102705
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 橘高 俊一郎 東京大学, 物性研究所, 助教 (80579805)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2012年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2011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: 重い電子系 / 異方的超伝導 / 超伝導ギャップ / ギャップ異方性 / ノード構造 / 比熱測定 / 角度分解磁場中比熱

研究実績の概要

超伝導ギャップ構造の決定は超伝導発現メカニズムを解明する上で重要な役割を果たす。本研究では、方位を精密制御した磁場中で様々な重い電子系超伝導体の比熱を極低温まで測定し、それぞれの超伝導ギャップにおけるノード構造を決定することを目的としている。平成24年度には、前年度までに行ったCeIrIn5とUPt3に関する角度分解磁場中比熱測定の結果を論文にまとめて公表し、国際ワークショップなど2件の招待講演の依頼を頂いた。特にUPt3に関しては、c軸から30度以内の磁場角度範囲で超伝導が異常に壊れやすくなっていることを見出し、さらに最近有力視される2回対称性を有する超伝導ギャップが比熱では奇妙なことに検出されないことを明らかにした。これらの結果は、UPt3超伝導の謎を解明する上で重要な手掛かりになると期待され、本研究成果をまとめた論文はJPSJ注目論文に選定された。

本年度は加えて異方的s波超伝導体CeRu2、重い電子系超伝導体CeCu2Si2について角度分解磁場中比熱測定を行った。CeRu2は純度の異なる2つの試料について測定を行い、回転磁場中比熱の相対振動振幅がギャップ極小の大きさに対応した磁場下で温度とともにゼロに減衰することを明らかにした。この結果は、微視的理論計算から予測される振る舞いと良く一致しており、本手法が異方的s波ギャップの評価にも有用であることを示している。CeCu2Si2に関しては現在も研究が進行中であり、超伝導対称性に関する重要な知見が得られつつある。

他にも一軸性圧力下極低温比熱測定装置の開発を進め、一軸性圧力下での比熱測定からCeIrIn5の超伝導転移（Tc=0.4 K）を観測することに成功した。これにより今後、一軸性圧力下比熱という新たなアプローチから超伝導研究を行うことが可能となった。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Anomalous Field-Angle Dependence of the Specific Heat of Heavy-Fermion Superconductor UPt3 【Editor's Choice】 (2013)
  • 著者名/発表者名: Shunichiro Kittaka
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 号: 2 ページ: 74709-74709
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.024707
  • 査読あり
• [雑誌論文] Singlet-triplet crossover in the two-dimensional dimer spin system YbAl3C3 (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kittaka, T. Sugiyama, Y. Shimura, T. Sakakibara, S. Matsuda and A. Ochiai
  • 雑誌名: J. Korean Phys. Soc. 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Searching for the in-Plane Anisotropy of the Specific Heat of UPt3 in Rotating Fields (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sakakibara
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 391 ページ: 012031-012031
  • DOI: 10.1088/1742-6596/391/1/012031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field Dependence of the Specific Heat in a Heavy-Fermion Superconductor CeIrIn5 (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Aoki, S, Kittaka. T, Sakakibara, A, Sakai, S, Nakatsuj i, Y, Tsutsumi, M, Ichioka, and K, Machida
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 号: Suppl.B ページ: SB014-SB014
  • DOI: 10.1143/jpsjs.81sb.sb014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconducting Gap Structure of the Cage Compound Sc5Rh6Sn18 (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Kase, S. Kittaka, T. Sakakibara, and J. Akimitsu
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn., Supplement 巻: 81 号: Suppl.B ページ: SB016-SB016
  • DOI: 10.1143/jpsjs.81sb.sb016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous superconducting and antiferroquadrupolar transitions in PrRh2Zn20 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Onimaru
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 号: 18 ページ: 184426-184426
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.184426
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonmagnetic ground states and phase transitions in the caged compounds PrT2Zn20 (T=Ru, Rh and Ir) (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Onimaru
  • 雑誌名: J. Phys.: Cond. Matter 巻: 24 号: 29 ページ: 294207-294207
  • DOI: 10.1088/0953-8984/24/29/294207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconducting gap structure of CeIrIn5 from field-angle-resolved measurements of its specific heat (2012)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 85 号: 6
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.060505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Spin-Triplet Superconductivity in Sr_2RuO_4 (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Maeno, S.Kittaka, T.Nomura, S.Yonezawa, K.Ishida
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 81 号: 1 ページ: 11009-11009
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.011009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Searching for the in-plane anisotropy of the specific heat of UPt_3 in rotating fields (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Kittaka, K.An, T.Sakakibara, Y.Haga, E.Yamamoto, N.Kimura, Y.Onuki, K.Machida
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference series 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field dependence of the specific heat in a heavy-fermion superconductor CeIrIn_5 (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuya Aoki, Shunichiro Kittaka, Toshiro Sakakibara, Akito Sakai, Satoru Nakatsuji, Yasumasa Tsutsumi, Masanori Ichioka, Kazushige Machida
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan, Supplement 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [学会発表] 磁場中比熱測定によるCeCu2Si2の超伝導対称性の検証 (2013)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎、青木優也、志村恭通、榊原俊郎、S. Seiro、C. Geibel、F. Steglich、池田浩章、町田一成
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] 重い電子系超伝導体CeCu2Si2の低温磁場中における比熱・磁化測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 青木優也、橘高俊一郎、志村恭通、榊原俊郎、S. Seiro、C. Geibel、F. Steglich、池田浩章、町田一成
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Specific heat study of the heavy-fermion superconductor UPt3 (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kittaka
  • 学会等名: The IMR-ASRC 3rd REIMEI workshop program
  • 発表場所: Tokyo Office, Tohoku University
  • 年月日: 2013-02-18
  • 招待講演
• [学会発表] 磁場中比熱・磁化測定からみたCeCu2Si2の超伝導対称性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎
  • 学会等名: 「重い電子系の形成と秩序化」第4回研究会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 年月日: 2013-01-14
• [学会発表] 重い電子系超伝導体CeCu2Si2の磁場中比熱 (2012)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎、青木優也、榊原俊郎、C. Geibel、F. Steglich、町田 一成
  • 学会等名: 第6回物性科学領域横断研究会
  • 発表場所: 東京大学武田先端知ビル武田ホール
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] Field Dependence of the Specific Heat in a Heavy-Fermion Superconductor CeIrIn_5 (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Aoki, S.Kittaka, T.Sakakibara, A.Sakai, S.Nakatsuji, Y.Tsutsumi, K.Machida
  • 学会等名: International workshop on heavy fermion TOKIMEKI 2011
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2012-11-24
• [学会発表] Field-angle-resolved specific heat measurements on anisotropic superconductors (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Kittaka
  • 学会等名: Quantum Science Symposium-2012
  • 発表場所: University of Cambridge, Cambridge, United Kingdom
  • 年月日: 2012-11-02
  • 招待講演
• [学会発表] 回転磁場中比熱測定から見た異方的s波超伝導体CeRu2のギャップ構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎、榊原俊郎、辺土正人、大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学常盤台キャンパス
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Singlet-triplet crossover in the two-dimensional dimer spin system YbAl3C3 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Kittaka, T. Sugiyama, Y. Shimura, T. Sakakibara, S. Matsuda, and A. Ochiai
  • 学会等名: The 19th International Conference on Magnetism with Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: Bexco, Busan, Korea
  • 年月日: 2012-07-10
• [学会発表] 鉄系超伝導体KFe_2As_2の磁場中比熱と試料依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 青木優也、橘高俊一郎、加瀬直樹、榊原俊郎、斉藤拓、深澤英人、小堀洋、木方邦宏、李哲虎、伊豫彰、永崎洋
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 重い電子系超伝導体CeRu_2の極低温磁場中比熱 (2012)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎、榊原俊郎、辺土正人、大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] 鉄ヒ素系超伝導体KFe_2As_2における比熱の回転磁場依存性と超伝導ギャップ構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 青木優也、橘高俊一郎、加瀬直樹、榊原俊郎、斉藤拓、深澤英人、小堀洋、木方邦宏、李哲虎、伊豫彰、永崎洋
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 回転磁場中比熱測定によるCeIrIn_5の超伝導ギャップ構造の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎、青木優也、榊原俊郎、酒井明人、中辻知、堤康雅、町田一成
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Anisotropy of the superconducting properties of UPt_3 studied by the specific heat in rotating fields (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Kittaka, K.An, T.Sakakibara, Y.Haga, E.Yamamoto, N.Kimura, Y.Onuki, K.Machida
  • 学会等名: Strongly Correlated Electron Systems 2011
  • 発表場所: Cambridge Univ.(UK)
  • 年月日: 2011-08-31
• [備考] 研究室のホームページ
  • URL: http://sakaki.issp.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 個人のホームページ
  • URL: http://sakaki.issp.u-tokyo.ac.jp/user/kittaka/index.html
• [備考] 研究室のホームページ
  • URL: http://sakaki.issp.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 個人のホームページ
  • URL: http://sakaki.issp.u-tokyo.ac.jp/user/kittaka/index.html