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2015 年度 実施状況報告書

結晶の空間反転対称性に着目した強相関化合物の超高圧下における新奇量子現象の探索

研究課題

研究課題/領域番号 15K05156
研究機関東北大学

研究代表者

本多 史憲  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (90391268)

研究分担者 青木 大  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30359541)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワードアクチノイド化合物 / 強相関電子系 / 反強磁性 / 超伝導 / 高圧下物性 / 空間反転対称性 / カゴ状化合物
研究実績の概要

f 電子を持つ希土類・アクチノイド化合物は、磁気・電荷・多極子秩序、異方的超伝導など特色ある量子物性の宝庫である。本研究課題では、結晶構造に空間反転対称性がない物質、カゴ状化合物、幾何学的フラストレーションなど特徴的な結晶構造をもつ化合物にフォーカスして結晶構造に由来した物性を調べること、およびその物性測定手段を開発することを目的としている。測定手法としては、ストレインゲージ法による熱膨張・磁歪測定システムを構築した。初年度の実績は以下の通りである。
1、結晶構造に空間反転対称性のないUIrSi3の高圧下における電気抵抗測定を行い、反強磁性転移温度が2.5K/GPaで増加することがわかった。
2、UIrSi3と同じ結晶構造を持つThRuSi3単結晶をブリッジマン法により作製した。この単結晶による研究から、この物質はTsc=0.55Kの超伝導体であることがわかった。
3、局所的に空間反転対称性のない結晶構造を持つ新物質U2Ir3Si5の単結晶育成に成功した。電気抵抗、比熱、帯磁率測定から、この物質がTN=36Kの反強磁性体でありT0=26Kで磁気構造変化に伴う1次相転移を示すがわかった。
4、カゴ状の結晶構造を持つ新物質UPd2Cd20の純良単結晶育成に成功した。電気抵抗、比熱、帯磁率測定から、この物質がTN=5Kの反強磁性体であることがわかった。またドハースファンアルフェン効果測定を行い、量子振動の観測に成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

初年度は、測定手法開発としては本研究課題の遂行に必要な主要装置の一つである熱膨張・磁歪測定システムの構築を終えた。結晶育成と圧力による物質探索としては、いくつかの特徴的な結晶構造をもつ新しい化合物の育成に成功しており、圧力下物性測定や量子振動の観測を行うことができ、次年度以降につながる結果が得られた。従って、研究は概ね順調に進んでいるといえる。

今後の研究の推進方策

測定手法においては、まずは到達圧力20 GPaのダイヤモンドアンビル型高圧装置の開発、および測定システムへの導入を早急に行いたい。これによって物質探索を加速することができる。また初年度には成功しなかったUIrSi3の純良単結晶育成にも注力したい。この物質の単結晶育成は困難であることが予想されるので、同じ結晶構造を持つウラン、トリウムの化合物の単結晶育成も平行して進めていき、5f、あるいは6d電子系のスピンー軌道相互作用について明らかにしていきたい。

次年度使用額が生じた理由

ダイヤモンドアンビル型およびブリッジマンアンビル型高圧装置の消耗品の設計/製作に少し時間がかかっており、初年度内の購入ができなかったため過不足が生じた。

次年度使用額の使用計画

設計についてはすでに業者と打ち合わせ済みのため、次年度すみやかに高圧装置消耗品を購入し研究を遂行する。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 6件)

  • [国際共同研究] カレル大学(チェコ)

    • 国名
      チェコ
    • 外国機関名
      カレル大学
  • [国際共同研究] フランス原子力庁/ラウエランジュバン研究所(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      フランス原子力庁/ラウエランジュバン研究所
  • [国際共同研究] テキサス大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      テキサス大学
  • [国際共同研究] 国立放射光研究センター(台湾)

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      国立放射光研究センター
  • [雑誌論文] Crossover Phase Diagram and Electronic State in the Heavy-Fermion Metamagnets UIr2Zn20 and UCo2Zn202015

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Hirose, Tetsuya Takeuchi, Fuminori Honda, Shingo Yoshiuchi, Masayuki Hagiwara, Etsuji Yamamoto, Yoshinori Haga, Rikio Settai, and Yoshichika Onuki
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 84 ページ: 074704-(1-10)

    • DOI

      10.7566/JPSJ.84.124711

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure and temperature dependence of the Ce valence and c-f hybridization gap in CeTIn5(T=Co,Rh,Ir) heavy-fermion superconductors2015

    • 著者名/発表者名
      H. Yamaoka, Y. Yamamoto, E. F. Schwier, F. Honda, Y. Zekko, Y. Ohta, J.-F. Lin, M. Nakatake, H. Iwasawa, M. Arita, K. Shimada, N. Hiraoka, H. Ishii, K.-D. Tsuei, and J. Mizuki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 92 ページ: 235110-(1-6)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.92.235110

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Transport and Magnetic Properties of EuAl4 and EuGa42015

    • 著者名/発表者名
      Ai Nakamura, Taro Uejo, Fuminori Honda, Tetsuya Takeuchi, Hisatomo Harima, Etsuji Yamamoto, Yoshinori Haga, Kazuyuki Matsubayashi, Yoshiya Uwatoko, Masato Hedo, Takao Nakama, and Yoshichika Onuki
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 84 ページ: 124711-(1-9)

    • DOI

      10.7566/JPSJ.84.124711

    • 査読あり
  • [学会発表] UCoGeの容易軸方向磁場下における磁化と比熱の測定2016

    • 著者名/発表者名
      中村 翔太
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学、仙台
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] UPtGeの強磁場磁化過程2016

    • 著者名/発表者名
      三宅 厚志
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学、仙台
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] Th7Ni3とLa7Ni3の単結晶育成と物性2016

    • 著者名/発表者名
      仲村 愛
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学、仙台
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] Yb 3d-2p共鳴X線発光分光によるYbCo2Zn20およびYbCo2Ge4の電子状態の研究2016

    • 著者名/発表者名
      河村 直己
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学、仙台
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] 新しい重い電子系反強磁性体UPd2Cd20の電子状態2016

    • 著者名/発表者名
      土塔 寛
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学、仙台
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] U2T3Si5(T: Rh, Ir)の物性と圧力効果 II2016

    • 著者名/発表者名
      本多 史憲
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学、仙台
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] U2T3Si5(T:Rh, Ir)の物性と圧力効果2015

    • 著者名/発表者名
      本多 史憲
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学、吹田市
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] 内殻光電子スペクトル線二色性による立方晶強相関希土類化合物の4f基底状態観測2015

    • 著者名/発表者名
      金井 惟奈
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学、吹田市
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] PrPt2Cd20の強磁場磁化II2015

    • 著者名/発表者名
      広瀬 雄介
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学、吹田市
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] PrPt2Cd20の比熱測定による結晶場基底状態の研究2015

    • 著者名/発表者名
      竹内 徹也
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学、吹田市
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] 結晶の空間反転対称性に着目した超高圧下における新奇現象の探索2015

    • 著者名/発表者名
      本多 史憲
    • 学会等名
      J-Physics: 多極子伝導系の物理キックオフミーティング
    • 発表場所
      神戸大学統合研究拠点コンベンションホール、神戸
    • 年月日
      2015-09-14 – 2015-09-15
  • [学会発表] Large magnetocaloric effect and magnetic properties in ErCoAl2015

    • 著者名/発表者名
      D.X. Li
    • 学会等名
      20th International Conference On Magnetism
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2015-07-05 – 2015-07-10
    • 国際学会
  • [学会発表] Single crystal growth and electronic state of UPd2Cd202015

    • 著者名/発表者名
      H. Doto
    • 学会等名
      20th International Conference On Magnetism
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2015-07-05 – 2015-07-10
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermal Expansion and Magnetostriction Measurements on Heavy-Fermion Compound YbCu4Au2015

    • 著者名/発表者名
      T. Takeuchi
    • 学会等名
      20th International Conference On Magnetism
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2015-07-05 – 2015-07-10
    • 国際学会
  • [学会発表] Pressure effect of EuCu9Sn4 and EuZn132015

    • 著者名/発表者名
      S. Satoh
    • 学会等名
      20th International Conference On Magnetism
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2015-07-05 – 2015-07-10
    • 国際学会
  • [学会発表] De haas-van alphen effect and fermi surface properties in ferromagnet LaCo2P2 and related compounds2015

    • 著者名/発表者名
      A. Teruya
    • 学会等名
      20th International Conference On Magnetism
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2015-07-05 – 2015-07-10
    • 国際学会
  • [学会発表] Electronic properties and pressure study on U2T3X5 (T: Rh, Ir, X: Si, Ge) compounds2015

    • 著者名/発表者名
      Fuminori HONDA
    • 学会等名
      45th Journees des Actinides
    • 発表場所
      Prague-Pruhonice, Czech Republic
    • 年月日
      2015-04-15 – 2015-04-19
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-02-28  

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