10GPaを超える精水圧発生装置の開発と新しい圧力誘起量子相転移の探索

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14740213
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 大橋 政司 九州大学, 大学院・理学研究院, 助手 (10336000)
• キーワード: 高圧装置 / 電子物性 / 量子相転移 / 非フェルミ液体

研究概要

本年度の研究は以下のようにまとめられる。
1)超硬合金を用いた圧力発生領域の拡大:精水圧領域で到達圧力の最大値を、Ni-Cr-Mo-Co合金(MP35N)を使って3.5Gpaへ上げることに成功し、2K,3.5Gpa,11Tの低温、高圧、強磁場中における電気伝導、熱膨張、交流帯磁率測定が恒常的にできるようになった。
2)対向アンビルを用いた精水圧発生領域の拡大:一般的なピストンシリンダー方式では精水圧発生可能圧力が低いため、対向アンビルでガスケットを押しつぶすブリッジマン方式を採用して精水圧下での電気抵抗測定に取り組んでいる。この方式でより高い圧力を発生させるには、硬い金属ガスケットを効率良く押しつぶすことと、圧力もれを極力押さえることが必要である。我々はガスケットとしてSUS304合金を用い、加圧によってガスケットが横に広がるのを防ぐため、HRC硬度が50程度の硬いリングにガスケットをはめ込んだ。ガスケットには放電加工機にて溝を彫り、そこにCu線をはわせることによって電極を外に取り出した。電極とアンビルとの絶縁はアルミナ粉末によっておこなった。これにより12ton程度の低い荷重にて、室温で8Gpa程度の圧力発生に成功した。現在所有する低温高圧発生装置は15ton程度まで発生可能であるため、低温で10Gpa以上の精水圧発生は充分可能であると考えられる。
3)圧力誘起量子相転移の探索:1Gpa付近で圧力誘起超伝導転移をおこすCeRh_2Si_2の電気抵抗や磁気抵抗、高圧下粉末X線回折実験をおこない、興味ある結果を得た。また反強磁性転移をCe化合物の物質探索をおこない、Neel点の圧力効果の観測と反強磁性が消失する圧力近傍における量子相転移の探索をおこなった。特にCeAl_2において、3Gpa付近での電気伝導に非フェルミ液体的な振る舞いを見い出した。

研究成果

• [文献書誌] Ohashi M, Oomi G, Koiwai S, Hedo M, Uwatoko Y: "Effect of pressure on electrical resistivity and lattice parameters of CeRh2Si2"ACTA PHYSICA POLONICA B Sp.. 34. 1181-1184 (2003)
• [文献書誌] Ohashi M, Tashiro A, Oomi G, Senas A, Fernandez JR, Sal JCG: "Thermal expansion anomaly near the martensitic transformation in GdCu under pressure"PHYSICA B. 329. 1090-1091 (2003)
• [文献書誌] G.Oomi, M.Ohashi, T.Sawamura, T.Kagayama, Alex H.Lacerda, J.L.Smith: "Effect of Pressure on the Electrical Resistivity of YbBe13"Trans.Magn.Soc.Japan. 3. 35-38 (2003)
• [文献書誌] Oomi G, Ohashi M, Honda F, Haga Y, Onuki Y: "Anomalous pressure dependence of the electrical resistance and thermal expansion of UGe2 in the paramagnetic state"JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER 15. 15. S2039-S2042 (2003)
• [文献書誌] Choi EM, Choi JH, Doh H, Lee SK, Ohashi M, Mori N: "Pressure effect on the coexistence of magnetism and superconductivity in Hol-xDyxNi2B2C"JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS. 131. 1181-1186 (2003)
• [文献書誌] M.Ohashi, G.Oomi, S.Koiwai, Y.Uwatoko: "Fermi-liquid instability of CeRh_2Si_2 near the pressure-induced quantum phase transition"Phys.Rev B. 68. 144428 1-144428 7 (2003)