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2018 年度 実績報告書

パイロクロア型イリジウム酸化物における特異な磁気秩序および輸送特性の研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H03692
研究機関九州工業大学

研究代表者

松平 和之  九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (40312342)

研究分担者 富安 啓輔  株式会社日産アーク(マテリアル解析部、デバイス機能解析部), マテリアル解析部,デバイス機能解析部, 主任研究員 (20350481)
渡邊 功雄  国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 専任研究員 (40260195)
小野田 繁樹  国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (70455335)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード金属絶縁体転移 / イリジウム酸化物 / パイロクロア酸化物 / 磁気構造解析法 / ミュオンスピン緩和 / 偏極中性子散乱 / 第一原理計算
研究実績の概要

金属絶縁体転移を示すパイロクロア型イリジウム酸化物Ln2Ir2O7において,(1)金属絶縁体転移の機構解明,(2)絶縁層のall-in/all-out型磁気秩序の特性究明, (3)キャリアドープによる新奇物性の創出を目的として,多面的な測定手法(輸送特性,磁化測定,中性子散乱,ミュオンスピン緩和など)と第一原理計算をベー スにした理論計算手法を連携して研究を行っている。
松平はLn=Nd及びEu, Yの輸送特性におけるホールドープ効果から量子臨界性について調べた。磁化や比熱測定も行った。また,ミュオンスピン緩和に用いる多結晶資 料の合成を行った。ヘリウム3クライオスタットを用い,ホールドープされた(NdCa)2Ir2O7の電気抵抗を0.35Kまで測定し,Ca7%で1.5K,Ca10%で1.1Kで磁気転移を示すことを確認した。
渡邊は希土類が非磁性のLn=Eu, Yにおけるホールドープ系のミュオンスピン緩和測定を行い,磁化及び輸送特性と合わせ磁気相図を確定した。Ln=EuとYでは消失するホールドープ濃度依存性が異なることを明らかにした。
富安は計画通り前年度までに測定していたNd2Ir2O7偏極中性子散乱実測データを活用し、高度数理科学を用いた磁気構造解析法の論文を公表した。
小野田は昨年度までに、正四面体の頂点上のイリジウム原子を囲む酸素原子の八面体IrO_8が、頂点を共有して連なっているパイロクロ物質Ln2Ir2O7の電子構造を理論的に解析してきた。この系の中性子磁気散乱の第一原理計算を進めたが、なお、コードの開発と既知の物質でのテストが引き続き必要である。一方、IrO_8の八面体が面共有して連なっているスピネル物質Ir2O4の電子構造を理論的に解明した。その結果、この系が高温量子スピンアイスとしてふるまうことが分かった。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 5件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Oak Ridge National Laboratory(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Oak Ridge National Laboratory
  • [国際共同研究] Paul Sherrer Institut(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      Paul Sherrer Institut
  • [国際共同研究] Rutherford-Appleton Laboratory(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Rutherford-Appleton Laboratory
  • [雑誌論文] Carrier doping effect of magnetic and transport properties on the geometrically frustrated iridate Ca5Ir3O122019

    • 著者名/発表者名
      Haneta Sho、Yasukuni Yuki、Oka Chiharu、Wakeshima Makoto、Hinatsu Yukio、Matsuhira Kazuyuki
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 476 ページ: 274~277

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2018.12.023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-Principles Design of the Spinel Iridate Ir2O4 for High-Temperature Quantum Spin Ice2019

    • 著者名/発表者名
      Onoda Shigeki、Ishii Fumiyuki
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 122 ページ: 16228

    • DOI

      doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.067201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Properties of Hole-Doped Pyrochlore Iridate (Y1-x-yCuxCay)2Ir2O72019

    • 著者名/発表者名
      Julia Angel, Retno Asih, Hironori Nomura, Tomoya Taniguchi, Kazuyuki Matsuhira, Muhammad Redo Ramadhan, Irwan Ramli, Makoto Wakeshima, Yukio Hinatsu, Mohamed Ismail Mohamed-Ibrahim, Shukri Sulaiman and Isao Watanab
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A new mathematical approach to finding global solutions of the magnetic structure determination problem2018

    • 著者名/発表者名
      Tomiyasu K.、Oishi-Tomiyasu R.、Matsuda M.、Matsuhira K.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 1800057

    • DOI

      10.1038/s41598-018-34443-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantum Paramagnet Near Spin‐State Transition2018

    • 著者名/発表者名
      Tomiyasu Keisuke、Ito Naoko、Okazaki Ryuji、Takahashi Yuki、Onodera Mitsugi、Iwasa Kazuaki、Nojima Tsutomu、Aoyama Takuya、Ohgushi Kenya、Ishikawa Yoshihisa、Kamiyama Takashi、Ohira‐Kawamura Seiko、Kofu Maiko、Ishihara Sumio
    • 雑誌名

      Advanced Quantum Technologies

      巻: 1 ページ: 1800057~1800057

    • DOI

      10.1002/qute.201800057

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Magnetic Properties of One-Dimensional Quantum Spin System Rb2Cu2Mo3O12 Studied by Muon Spin Relaxation2018

    • 著者名/発表者名
      S. Ohira-Kawamura, K. Tomiyasu, A. Koda, D. P. Sari, R. Asih, S. Yoon, I. Watanabe, and K. Nakajima
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 21 ページ: 11007

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Excitonic dispersion of the intermediate spin state in LaCoO3 revealed by resonant inelastic x-ray scattering2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Ru-Pan、Hariki Atsushi、Sotnikov Andrii、Frati Federica、Okamoto Jun、Huang Hsiao-Yu、Singh Amol、Huang Di-Jing、Tomiyasu Keisuke、Du Chao-Hung、Kune? Jan、de Groot Frank M. F.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 ページ: 35149

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.98.035149

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Chiral-crystal-structure transformations and magnetic states of R3Rh4Sn13 (R=La and Ce)2018

    • 著者名/発表者名
      Suyama Kazuya、Iwasa Kazuaki、Otomo Yuka、Tomiyasu Keisuke、Sagayama Hajime、Sagayama Ryoko、Nakao Hironori、Kumai Reiji、Kitajima Yoshinori、Damay Fran?oise、Mignot Jean-Michel、Yamada Akira、Matsuda Tatsuma D.、Aoki Yuji
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 ページ: 231538

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.97.235138

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Novel Transport and Magnetic Properties of Geometrically Frustrated Iridate Ca5Ir3O122019

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Matsuhira, Hiroki Hanate, Kazuma Nakamura, Yoshihide Yoshimoto, Daigoro Hirai, Zenji Hiroi
    • 学会等名
      International Workshop on Topological Quantum Materials, NCKU, Tainan, Taiwan
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] μSR Study on Magnetic Orderings in (Eu,Ca)2Ir2O72019

    • 著者名/発表者名
      Utami Widyaiswari, Julia Angel, Hironori Nomura, Tomoya Taniguchi, Kazuyuki Matsuhira, Isao Watanabe
    • 学会等名
      第74回日本物理学会年次大会
  • [学会発表] μSR Study on Magnetic Ordering in (Eu,Ca)2Ir2O72019

    • 著者名/発表者名
      U. Widyaiswari, J. Angel, H. Nomura, T. Taniguchi, K. Matsuhira, B. Kurniawan, I. Watanabe
    • 学会等名
      International Workshop on Topological Quantum Materials, NCKU, Tainan, Taiwan
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic Properties of Hole-doped Pyrochlore Iridate Y2-x-yCuyCaxIr2O72019

    • 著者名/発表者名
      J. Angel, H. Nomura, T. Taniguchi, K. Matsuhira,M. Wakeshima, Y. Hinatsu, I. Watanabe
    • 学会等名
      International Workshop on Topological Quantum Materials, NCKU, Tainan, Taiwan
    • 国際学会
  • [学会発表] 幾何学的フラストレート系イリジウム酸化物の磁性と輸送特性2018

    • 著者名/発表者名
      松平和之, Retno Asih, 渡邊功雄,花手洋樹,平井大悟郎,廣井善二
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会 シンポジウム「特異なスピン構造から創発する物質の新しい性質と機能性」(招待講演)
    • 招待講演
  • [学会発表] Strongly correlated metallic state in doped pyrochlore iridates Y2Ir2O72018

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Matsuhira, Tomoya Taniguchi, Hironori Nomura, Reo Shibahara, Julia Angel, R. Asia, Isao Watanabe
    • 学会等名
      International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear conductivity of frustrated iridate Ca5Ir3O122018

    • 著者名/発表者名
      Kazuyuki Matsuhira, Kazuma Nakamura, Yuki Yasukuni, Yoshihide Yoshimoto, Daigoro Hirai, Zenji Hiroi
    • 学会等名
      International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Carrier doping effect of magnetic and transport properties on the geometrically frustrated iridate Ca5Ir3O12018

    • 著者名/発表者名
      Haneta Sho、Yasukuni Yuki、Oka Chiharu、Wakeshima Makoto、Hinatsu Yukio, Kazuyuki Matsuhira
    • 学会等名
      9th Joint European Magnetic Symposia Conference 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-Fermi liquid behavior realized in doped pyrochlore Y2Ir2O72018

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Taniguchi, Hironori Nomura, Julia Angel, Retno Asih, Isao Watanabe, Kazuyuki Matsuhira
    • 学会等名
      9th Joint European Magnetic Symposia Conference 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-Fermi liquid behavior in doped pyrochlore iridate Y2Ir2O72018

    • 著者名/発表者名
      野村拡功,谷口智哉, Julia Angel, Retno Asih, 渡邊功雄, 松平和之
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会 シンポジウム「特異なスピン構造から創発する物質の新しい性質と機能性」
  • [学会発表] 超高分解能粉末中性子回折によるスピネルFeCr2O4の磁気構造研究2018

    • 著者名/発表者名
      富安啓輔, 石橋広記, Sanghyun Lee, 萩原雅人, 鳥居周輝, 神山崇
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会, 同志社大(京田辺キャンパス)
  • [学会発表] 中性子非弾性散乱と理論計算の融合によるLaCoO3の研究2018

    • 著者名/発表者名
      富安啓輔, 野村拓司, 小林義彦, 古府麻衣子, 河村聖子
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会, 同志社大(京田辺キャンパス)
  • [学会発表] コバルト酸化物LaCoO3とLa(Co0.99Ni0.01)O3の弾性異常2018

    • 著者名/発表者名
      岡田竜一, 渡辺忠孝, 富安啓輔
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会, 同志社大(京田辺キャンパス)
  • [学会発表] Magnetically Ordered States in Holed-doped Pyrochlore Iridate (Y0.95-xCu0.05Cax)2Ir2O72018

    • 著者名/発表者名
      J. Angel, H. Nomura, T. Taniguchi, K. Matsuhira,, I. Watanabe
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会, 同志社大(京田辺キャンパス)
  • [学会発表] Magnetic Properties of Hole-doped Pyrochlore Iridate (Y1-x-yCuxCay)2Ir2O72018

    • 著者名/発表者名
      J. Angel, R. Asih, H. Nomura, T. Taniguchi, K. Matsuhira, M. Redo Ramadhan, Irwan Ramli, M. Wakeshima, Y. Hinatsu, M. Ismail Mohamed-Ibrahim, S. Sulaiman, I. Watanabe
    • 学会等名
      4th International Conference for Functional Materials Science 2018, Sanur, Bali, Indonesia
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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