計画研究
1. 格子物性:フェイゾンに着目した補空間自由度の観測高温域でDulong-Petitの値から大きくはずれる比熱異常が存在することが明らかになったAl-Pd-Mn準結晶について、高温域における比熱上昇が補空間の自由度に結び付いたフェイゾン弾性に関連して生じている可能性を調べた。具体的にはフォノン-フェイゾン結合弾性についても実験を行い、確かにフェイゾンの寄与が重要であることが明らかになった。また、J-PARCにおける中性子非弾性散乱実験で、準結晶のフォノンに特有な擬ギャップ構造の存在を示唆する結果が得られた。2. 電子状態と超伝導:物理空間から物性への新しいアプローチの端緒超伝導については新たにAu-Ge-La近似結晶で超伝導を発見し、準結晶・近似結晶の物質系ではじめての非従来型超伝導が発現している可能性が高いことが明らかになった。また、2次元系のファンデルワールス層状Ta-Te準結晶で超伝導を発見した。この発見は、未解明の準結晶超伝導の発現機構の解明につながるものと期待される。準結晶の電子状態の新しいアプローチとしてハイパーユニフォーミティの観点から電子状態を調べる理論研究が新たにスタートした。補空間と相補的で実験からもアクセスが容易な物理空間からのアプローチとして期待されている。3. 量子臨界現象と磁性:準結晶の磁性の基礎に関する研究の進展蔡型クラスターをもつ準結晶における強磁性の長距離磁気秩序の発見を受けて、準結晶の磁性の基礎に関する研究の進展した。平均価電子数(e/a)による磁性の制御と磁気秩序状態について、近似結晶に着目して実験と理論で集中的な研究を行い、結晶場と磁気秩序状態についてコンセンサスが得られるようになった。また、量子臨界現象を示す新しい4元系の準結晶・近似結晶の開発に成功し、Yb系準結晶の非従来型量子臨界現象がAl系以外でも発現することを発見した。
2: おおむね順調に進展している
準結晶や近似結晶など、補空間を含む高次元空間で統一的に記述されるハイパーマテリアルは、その高次元性に起因して「補空間」という 実空間と直交する隠れた空間の構造自由度を有する特徴がある。高温域でDulong-Petitの値から大きくはずれる比熱異常が存在することが明らかになったAl-Pd-Mn準結晶について、高温域における比熱上昇が補空間の自由度に結び付いたフェイゾン弾性に関連して生じている可能性を調べた。具体的にはフォノン-フェイゾン結合弾性についても実験を行い、確かにフェイゾンの寄与が重要であることが明らかになった。また、J-PARCにおける中性子非弾性散乱実験で、準結晶のフォノンに特有な擬ギャップ構造の存在を示唆する結果が得られた。新たにAu-Ge-La近似結晶で超伝導を発見し、準結晶・近似結晶の物質系ではじめての非従来型超伝導が発現している可能性が高いことが明らかになった。また、2次元系のファンデルワールス層状Ta-Te準結晶で超伝導を発見した。この発見は、未解明の準結晶超伝導の発現機構の解明につながるものと期待される。準結晶の電子状態の新しいアプローチとしてハイパーユニフォーミティの観点から電子状態を調べる理論研究が新たにスタートした。Ybを含むTsai型のクラスター構造をもつ新しい4元系の準結晶・近似結晶の開発に成功し、Yb系準結晶の非従来型量子臨界現象がAl系以外でも発現することを発見した。また、中性子弾性散乱の実験から正20面体準結晶とその近似結晶の多様な磁気秩序状態の存在が明らかになり、非弾性散乱の実験から結晶場の解析や磁気励起の観測が可能になった。以上のことから、研究計画は進捗していると判断した。
ハイパーマテリアルに特徴的な磁性・超伝導・量子臨界状態、熱電物性、格子物性、輸送現象を中心に据え、補空間に潜む法則性(hidden order)と補空間ダイナミクス・低エネルギー励起について下記のように役割分担して、理論・実験の双方から研究を行う。①磁性(実験:出口、理論:古賀、杉本、橋爪、中村):磁性・格子物性についてダイナミクス・低エネルギー励起に関する研究をA02班の松浦直人主任研究員(J-PARC CROSS:中性子散乱実験)と共同で中性子非弾性散乱の実験を進める。準結晶の電子状態の新しいアプローチとしてハイパーユニフォーミティの観点から電子状態を調べる新たな理論研究を進めて、結晶とは異なる準結晶の物性とその起源について理論的な探求を進める。②格子物性(実験:枝川、理論:中村):A03班と協力してで異常高温比熱(余剰エントロピー)を観測する実験と分子動力学シミュレーションを組み合わせて、準結晶の高温域における比熱上昇が高次元の補空間の自由度との関係を調べる。フォノン-フェイゾン結合弾性に関して、単準結晶・一軸圧縮・X線回折を組み合わせた実験によりフェイゾン歪、結合弾性定数を調べる。A02班と共同で中性子非弾性散乱の実験を進め、準結晶のフォノンの分散関係の構造を詳細に調べる。準結晶に特徴的な格子物性について、音響フォノン+拡散モードとしてのフェイゾン(ギャップレスモード)に着目して研究を進める。③輸送現象(実験:出口、枝川、理論:杉本):超伝導ハイパーマテリアルについてA03班・A01班と連携して、新物質・新超伝導体探索を進める。また、正20面体準結晶に加えて正12角形準結晶についても純良準結晶・近似結晶の作製と準結晶や関連の近似結晶および新規金属間化合物の探索を進める。
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すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (29件) (うち国際共著 6件、 査読あり 29件、 オープンアクセス 13件) 学会発表 (145件) (うち国際学会 35件、 招待講演 21件) 備考 (5件) 学会・シンポジウム開催 (1件)
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