超ウラン化合物も含めた重い電子系の新しい展開

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16204026
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 大貫 惇睦 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (40118659)
• 研究分担者: 摂待 力生 大阪大学, 大学院理学研究科, 助教授 (00251041) ; 杉山 清寛 大阪大学, 大学院理学研究科, 助教授 (00187676) ; 竹内 徹也 大阪大学, 低温センター, 助手 (90260629) ; 芳賀 芳範 日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 副主任研究員 (90354901) ; 山本 悦嗣 日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 副主任研究員 (50343934)
• キーワード: 重い電子系 / セリウム化合物 / トリウム化合物 / ウラン化合物 / ネプツニウム化合物 / 超伝導 / 磁性 / ドハース・ファンアルフェン効果

研究概要

セリウム,トリウム,ウラン,超ウラン化合物のf電子系の純良単結晶を育成し,電子状態の研究を行った.今年度も大きな研究成果が多数得られた.
1)結晶に反転対称性のない化合物の超伝導が著しく発展した.1つにはこれまで2年間研究してきたCePt_3Siに関して,更に良質な単結晶が育成され,超伝導ギャップにラインノードを示す比熱の実験結果を得て,論文となった.CePt_3Si以外に強磁性体UIrで圧力誘起の超伝導を発見したが,更に反強磁性体のCeIrSi_3とCeCoGe_3でも圧力誘起超伝導が発見された.CeIrSi_3の研究成果は,J. Phys. Soc. Jpnの注目論文となり,プレス発表された.研究は更に進展し,CeIrSi_3の純良な単結晶が育成され,反強磁性が抑えられた2.65GPaの圧力下での超伝導に関して,OKでの上部臨界磁場Hc2(0)は正方晶の[001]方向で300kOe,[110]方向で95kOeという大きなHc2(0)の値と大きな異方性を発見した.フェルミ面は3次元の形状をしていて,スピン・軌道相互作用によるフェルミ面の分裂は約1000Kあり,新しいタイプの超伝導を発見した可能性が大である.研究代表者の大貫は,平成18年9月の日本物理学会でシンポジウム「空間反転対称性の破れた重い電子系超伝導」を開催し,研究分担者の摂待と竹内が特別講演をした.また,摂待は関連する研究内容で,磁気国際会議(京都,平成18年8月)とNew3SC(超伝導物質の新しい理論の展開と応用)国際会議(シドニー,平成19年1月)で特別講演をした.
2)2年前にThIn_3の単結晶を育成し,そのフェルミ面の性質を明らかにしたが,今年度はThRhIn_5の単結晶を育成し,そのフェルミ面の形状が重い電子系超伝導体のCeCoIn_5と同じであることを実験的に明らかにした.
3)超ウランのNpRhGa_5の強磁場磁化測定が行われ,Npの5f電子による四極子相互作用が絡んだ特異な磁化過程が見出され,論文となった.ネプツニウム化合物の遍歴性と局在性の両方を備えた5f電子の性質が本実験で明らかにされたと思う.

研究成果

• [雑誌論文] Magnetic and Electrical Properties in CePtSi_3 without Inversion Symmetry in the Crystal Structure (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Kawai et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 76巻・1号 ページ: 014710(1-6)
• [雑誌論文] Specific Heat and de Haas van Alphen Experiments on the Heavy-Fermion Superconductor CePt_3Si (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Takeuchi et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 76巻・1号 ページ: 014702(1-14)
• [雑誌論文] Change of the Electronic State in CeIn_3, CeRhIn_5 and CePt_3Si Tuned by Pressures (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Onuki et al.
  • 雑誌名: J. Alloys Compd 408-412 ページ: 27-32
• [雑誌論文] Evolution of Hall Coefficient in Two-Dimensional Heavy FermionCeCoIn_5 (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakajima et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 75巻・2号 ページ: 023705(1-4)
• [雑誌論文] Pressure-Induced Heavy-Fermion Superconductivity in Antiferromagnet CeIrSi_3 without Inversion Symmetry (2006)
  • 著者名/発表者名: I.Sugitani et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 75巻・4号 ページ: 044703(1-4)
• [雑誌論文] Fermi Surface Property of CeCoGe_3 and LaCoGe_3 without Inversion Symmetry in the Tetragonal Crystal Structure (2006)
  • 著者名/発表者名: A.Thamizhavel et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 75巻・4号 ページ: 044713(1-6)
• [雑誌論文] Electronic States in a Semimetal Ce_3Sn_7 (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Okuda et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 75巻・4号 ページ: 044715(1-7)
• [雑誌論文] Magnetic and Fermi Surface Properties in Ferromagnets NdRh_3B_2 and GdRh_3B_2 (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Obiraki et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 75巻・6号 ページ: 064702(1-8)
• [雑誌論文] Unique Magnetic Properties of NdRhIn_5, TbRhIn_5, DyRhIn_5, and HoRhIn_5 (2006)
  • 著者名/発表者名: N.V.Hieu et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 75巻・7号 ページ: 074708(1-6)
• [雑誌論文] First Single Crystal Growth of the Transuranium Filled-Skutterudite Compound NpFe_4P_<12> and Its Magnetic and Electrical Properties (2006)
  • 著者名/発表者名: D.Aoki et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 75巻・7号 ページ: 073703(1-4)
• [雑誌論文] Characteristic High-Field Magnetization in a Transuranium Antiferromagnet NpRhGa_5 (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Sugiyama et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 75巻・9号 ページ: 094707(1-6)
• [雑誌論文] Crystal Growth and Magnetic Property of a New Compound CeAu_4Si_2 (2006)
  • 著者名/発表者名: H.Nakashima et al.
  • 雑誌名: J. Alloys Compd 424巻 ページ: 7-12
• [雑誌論文] Magnetic Properties and Heavy Electronic States in the Antiferromagnet NpPtGa_5 (2006)
  • 著者名/発表者名: D.Aoki et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 75巻・11号 ページ: 114715(1-7)
• [雑誌論文] Magnetic and Transport Properties in Ferromagnet UTeS (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Ikeda et al.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 75巻・12号 ページ: 124706(1-5)