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ウラン系超伝導物質の圧力誘起相転移の研究

公募研究

研究領域重い電子系の形成と秩序化
研究課題/領域番号 23102726
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
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

立岩 尚之  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 主任研究員 (50346821)

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 *注記
5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2011年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード圧力効果 / ウラン化合物
研究実績の概要

1.ウランカルコゲナイド化合物。b-US2,USeS, UTeS
我々は、大きな軌道角運動量及びスピン軌道相互作用で特徴付けられるウランイオンを、伝導キャリアの希薄な系に置いたとき、新奇な現象が現れることを期待し、少数キャリア系ウランダイカルコゲナイド化合物UTS(T: S, Se,Te)について高圧研究を行った。β-US2は狭いバンドギャップ(~90 K)をもつ半導体であり、USeS, UTeSは転移温度24, 98 Kを持つ強磁性半金属である。この系は、大きな負の磁気抵抗効果が特徴的で、β-US2の場合、7 Tで6桁にも及び、マンガン酸化物と同程度である。β-US2は常圧では非磁性で、少し圧力(~0.7 GPa)を加えると、弱い強磁性状態が誘起される。圧力誘起相は、単重項基底状態と励起状態が混じり合い、磁性が誘起される“Induced moment ferromagnetism”の枠組みで理解できることが、すでに明らかにされている。今年度はβ-US2についてより高い圧力まで研究を進めた。その結果、5 GPa前後で、系は絶縁体から金属に転移し、自発磁化の大きさも急激に増大することが明らかにされた。この系の磁性状態は系の伝導キャリアの濃度で整理されることが示唆され、この系の統一的理解に向けたモデル構築が行われた。
2.希土類化合物YbCu2Si2の圧力誘起秩序相。
YbCu2Si2は常圧では非磁性の重い電子系化合物として古くから研究が行われてきた。過去の高圧下交流磁化測定などから、8 GPa以上で磁気的な秩序相が誘起されることが指摘された。しかし、その磁気特性などは不明であった。我々は、平成22年度に開発したセラミックアンビルセルを用いてYbCu2Si2について高圧下磁化測定を行った。10.5 GPaの圧力下で強い一軸異方性をもつ強磁性状態が誘起されることを明らかにした。

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。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Magnetic measurements at pressures above 10 GPa in a miniature ceramic anvil cell for a superconducting quantum interference device magnetometer2012

    • 著者名/発表者名
      N. Tateiwa
    • 雑誌名

      Rev. Sci. Instrum.

      巻: 83 号: 5 ページ: 53906-53906

    • DOI

      10.1063/1.4722945

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scaling relation found anomalous electrical transport and superconductivity of heavy fermion superconductor URu2Si22012

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Tateiwa
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser.

      巻: 400 号: 2 ページ: 22123-22123

    • DOI

      10.1088/1742-6596/400/2/022123

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth and Unique Electronic States under Magnetic Field and Pressure in Rare Earth and Actinide Compounds2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Onuki
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 81 号: Suppl.B ページ: SB001-SB001

    • DOI

      10.1143/jpsjs.81sb.sb001

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single Crystal Growth and Magnetic Properties of SmCu2Ge22012

    • 著者名/発表者名
      T.D. Matsuda
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 81 号: Suppl.B ページ: SB037-SB037

    • DOI

      10.1143/jpsjs.81sb.sb037

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strong correlation between anomalous quasiparticle scattering and unconventional superconductivity in the hidden-order phase of URu2Si22012

    • 著者名/発表者名
      N. Tateiwa
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 85 号: 5 ページ: 54516-54516

    • DOI

      10.1103/physrevb.85.054516

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Miniature Ceramic-Anvil High-Pressure Cell for Magnetic Measurements in a Commercial Superconducting Quantum Interference Device Magnetometer2011

    • 著者名/発表者名
      N.Tateiwa, Y.Haga, et al
    • 雑誌名

      Rev.Sci.Instrum.

      巻: 82 号: 5

    • DOI

      10.1063/1.3590745

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrasonic Measurements on the Cage-Structured Clathrate Compound U_3Pd_<20>Si_62011

    • 著者名/発表者名
      T.Yanagisawa, N.Tateiwa, et al
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan, Supplement

      巻: 80 号: Suppl.A ページ: SA105-SA105

    • DOI

      10.1143/jpsjs.80sa.sa105

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic-Field-Induced Metallic State in □-US_22011

    • 著者名/発表者名
      K.Sugiyama, Y.Onuki, et al
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan, Supplement

      巻: 80 号: Suppl.A ページ: SA104-SA104

    • DOI

      10.1143/jpsjs.80sa.sa104

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-magnetic to Magnetic Transition under High Pressure in Narrow-Gap Semiconductor □-US_22011

    • 著者名/発表者名
      N.Tateiwa, Y.Onuki, et al
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan, Supplement

      巻: 80 号: Suppl.A ページ: SA103-SA103

    • DOI

      10.1143/jpsjs.80sa.sa103

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Details of Sample Dependence and Transport Properties of URu_2Si_22011

    • 著者名/発表者名
      T.D.Matsuda, E.Hassinger, et al
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 80 号: 11 ページ: 114710-114710

    • DOI

      10.1143/jpsj.80.114710

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 簡便な高圧下磁化測定用セラミックアンビル型圧力セル(mCAC)2011

    • 著者名/発表者名
      立岩尚之
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 46 ページ: 791-799

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ウラン化合物の高圧下物性研究2013

    • 著者名/発表者名
      立岩尚之
    • 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 (広島県東広島市)
    • 年月日
      2013-03-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] U3Pd20Si6の磁場中弾性応答2013

    • 著者名/発表者名
      日浦健太
    • 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 (広島県東広島市)
    • 年月日
      2013-03-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 重い電子系反強磁性体U2Zn17のメタ磁性に伴う磁気トルク異常2013

    • 著者名/発表者名
      芳賀芳範
    • 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 (広島県東広島市)
    • 年月日
      2013-03-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ウラン化合物の新物質探索と物性2013

    • 著者名/発表者名
      松本裕司
    • 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 (広島県東広島市)
    • 年月日
      2013-03-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 高圧下磁化測定用圧力セルの開発とウラン系強磁性化合物の研究2012

    • 著者名/発表者名
      立岩尚之
    • 学会等名
      第53回高圧討論会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府、豊中市)
    • 年月日
      2012-11-07
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] UT2Al20(T=遷移金属)の単結晶育成と物性2012

    • 著者名/発表者名
      松本裕司
    • 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(神奈川県、横浜市)
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic property in ferromagnetic superconductor UGe2 above ferromagnetic critical pressure2012

    • 著者名/発表者名
      N. Tateiwa
    • 学会等名
      19th International Conference on Magnetism (ICM2012)
    • 発表場所
      Busan, Bexco , (釜山、韓国)
    • 年月日
      2012-07-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic properties of β-US2 single crystals2012

    • 著者名/発表者名
      E. Yamamoto
    • 学会等名
      19th International Conference on Magnetism (ICM2012)
    • 発表場所
      Busan, Bexco , (釜山、韓国)
    • 年月日
      2012-07-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic phase diagram of UCoAl2012

    • 著者名/発表者名
      T. D. Matsuda
    • 学会等名
      19th International Conference on Magnetism (ICM2012)
    • 発表場所
      Busan, Bexco , (釜山、韓国)
    • 年月日
      2012-07-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Single crystal growth and physical properties of UT2Al20 (T = transition metal)2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsumoto
    • 学会等名
      19th International Conference on Magnetism (ICM2012)
    • 発表場所
      Busan, Bexco , (釜山、韓国)
    • 年月日
      2012-07-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Strong correlation between anomalous quasiparticles scattering and unconventional superconductivity in the hidden order of URu2Si22012

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Tateiwa
    • 学会等名
      International workshop「Heavy Fermion Physics: Perspective and Outlook」
    • 発表場所
      Institute of Physics (北京、中国)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Strong correlation between anomalous quasiparticles scattering and unconventional superconductivity in the hidden order of URu2Si22012

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Tateiwa
    • 学会等名
      International workshop「2nd International REIMEI workshop on New approach to the exotic phases of actinide compounds under unconventional experimental conditions」
    • 発表場所
      Institute of Laue Langevin, (グルノーブル、フランス)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 高圧下磁化測定用セラミックアンビルセルの開発とf電子系化合物への適用2012

    • 著者名/発表者名
      立岩尚之
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学西宮上ヶ原キャンパス(西宮市、兵庫県)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ウラン化合物の高圧研究:高圧下磁化測定を中心に2012

    • 著者名/発表者名
      立岩尚之
    • 学会等名
      兵庫県立大学・多重極限物質科学研究センター・シンポジウム
    • 発表場所
      兵庫県立大学 播磨光都キャンパス(兵庫県赤穂郡)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Scaling relation found in anomalous electrical transport and superconductivity of heavy fermion superconductor URu2Si22011

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Tateiwa
    • 学会等名
      26th International Conference on Low Temperature Physics (LT26)
    • 発表場所
      Beijing International Convention Center, (北京、中国)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ウラン系超伝導物質URu2Si2の電子輸送特性の圧力効果について2011

    • 著者名/発表者名
      立岩尚之
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス(富山市、富山県)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] セラミックアンビルを用いた高圧下磁化測定用圧力セル2011

    • 著者名/発表者名
      立岩尚之
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス(富山市、富山県)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] URu2Si2の輸送特性と試料依存性2011

    • 著者名/発表者名
      松田 達磨
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス(富山市、富山県)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ウラン化合物の高圧研究2011

    • 著者名/発表者名
      立岩尚之
    • 学会等名
      第52 回高圧討論会
    • 発表場所
      沖縄キリスト教学院 (那覇市、沖縄県)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 日本原子力研究開発機構先端基礎研究センターアクチノイド物質開発研究グループ

    • URL

      http://asrc.jaea.go.jp/soshiki/gr/ActinideGroup/top_jp.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 日本原子力研究開発機構・先端基礎研究センター・アクチノイド物質開発研究グループ

    • URL

      http://asrc.jaea.go.jp/soshiki/gr/ActinideGroup/top_jp.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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