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

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 15K05156
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 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 – 2020-03-31
• キーワード: 圧力下物性 / 強相関電子系 / 純良単結晶 / フラストレーション磁性 / 超伝導 / 圧力誘起価数転移 / 量子臨界現象

研究成果の概要

結晶構造は物性を知る上で最も基本となる情報である。空間反転対称性をもたない結晶構造, 磁性イオンのジグザグ構造、幾何学的フラストレーションなど特徴的な構造をもつ強相関化合物をターゲットに, 純良単結晶育成を行い、高圧力領域における極低温物性研究を行った。数多くの単結晶育成を行い、常圧、及び高圧下における物性を明らかにした。局所的に反転対称性を持たないUIrGeやU2T3Si5(T=Rh, Ir)化合物などの研究をおこない、複雑な電子状態に関する知見を得た。シャストリーサザーランド(SSL)格子を持つCe2MgSi2ではその磁気構造と超高圧下で見られる新規な量子臨界現象との関連性を考察した。

自由記述の分野

固体物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

結晶構造に反転対称性のない物質の新奇量子相や遍歴的なd電子と局在的な4f電子の中間の電子状態と言える5f電子が示す遍歴的な多極子の物理は強相関電子系分野の研究者が注目している。本研究の進展により、大きなスピン-軌道相互作用が重要なキーとなるアクチノイド化合物に関する結晶構造と物性（磁性・超伝導）に関する知見を得ることができた。もっぱら核エネルギーとして注目されるウランという元素の、他の元素では見られないとても興味深い基礎科学的な一面を明らかにすることは、社会的にも意義があると考える。