一重項基底状態の励起を介した超伝導と核磁性

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07640489
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 石井 廣湖 大阪市立大学, 理学部, 教授 (80047167)
• 研究分担者: 小栗 章 大阪市立大学, 理学部, 助教授 (10204166)
• キーワード: 一重項基底状態 / ヴァンヴレック常磁性 / 結晶場 / 異方的超伝導 / 重い電子系 / 核磁性 / 磁性超伝導体 / 核スピン緩和

研究概要

本研究課題は、プラセオジムとその金属化合物で、結晶場により実現したf電子系1重項基底状態の励起を介した有効相互作用に関するもので、本年度は前年度の研究を継続・発展させ次の研究を行った。
1.電子間有効相互作用による超伝導と核磁性
本機構により異方的超伝導をもたらす有効相互作用は、s-f交換相互作用やヴァン・ヴレック常磁率と共に増大し超伝導転移温度を高くするが、同時に臨界値を越えると自発磁化の発生に導く。有効相互作用の増大は伝導電子間引力を増大させると同時に有効質量をも増大させ、その結果、磁気転移温度より低温側に超伝導転移温度を押し下げる。強磁性スピン揺らぎが優勢な伝導電子バンドの場合にこれを明らかにし、超伝導相と磁気秩序相の相図を求め論文に発表した。さらに反強磁性スピン揺らぎが優勢な場合の常磁性相から超伝導相への転移を調べ論文に発表した。現実の系には電子間のウ-ロン斥力が存在し、結晶場励起を介した有効相互作用に重なる(論文執筆中)。以上の研究は、等方的なs-f交換相互作用に基づいているが、f電子系の軌道縮退を入れたアンダーソンモデルより、フント結合とLS結合の強い場合にs-f交換相互作用を導出した。これに基づき核スピン緩和、核磁性を調べた(論文執筆中)。この相互作用による超伝導の研究は今後の課題である。
2.本研究課題に関連した、超低温における金属核スピンの緩和の研究
1つは、核スピン間交換相互作用により、緩和が温度が下がるとともにコリンハ則からずれて長くなること、他は、スカンジウム核を念頭にして、電気4重極相互作用を受けI_z=±I状態が最低状態となった核スピン系の磁気的緩和が、低温で熱活性型になり実質的に不可能となることを示した。いずれも論文に発表した。

研究成果

• [文献書誌] H. Ishii (他): "Superconductivity in the Van Vleck metals," Physical Review B. 52. 12969-12976 (1995)
• [文献書誌] H. Ohgaki (他): "Superconductivity mediated by antiferromagnetic spin fluctuation for the Van Vleck metals," Czechoslovak Journal of Physics. 46-Suppl. 615-616 (1996)
• [文献書誌] H. Ishii (他): "Relaxation of exchange-coupled nuclear spins under quadrupole interaction," Czechoslovak Journal of Physics. 46-Suppl. 2219-2200 (1996)
• [文献書誌] K. Akai (他): "Deviation from the Korringa law caused by the Ruderman-Kittel interaction," Czechoslovak Journal of Physics. 46-Suppl. 2221-2222 (1996)
• [文献書誌] H. Ohgaki (他): "Superconductivity from magnetic order for Van Vleck metals," Physical Review B. 55. 502-508 (1997)