| 研究課題/領域番号 |
17K05545
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
高畠 敏郎 広島大学, 先端物質科学研究科, 教授 (40171540)
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| 研究分担者 |
梅尾 和則 広島大学, 自然科学研究支援開発センター, 准教授 (10223596)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 強相関電子系 / 磁気フラストレーション / カゴメ格子 / 量子臨界現象 / セリウム化合物 |
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| 研究実績の概要 |
近藤効果とフラストレーションが共存する系は特異な量子臨界現象や非自明な磁気秩序を示すと予言されているが，その実験例は少ない。我々は，本研究を開始する前に，Ce原子がフラストレーションの強い擬カゴメ格子を組んでいるCeRhSn が50 mKまで磁気秩序せず，比熱/温度と面内の熱膨張係数/温度がT = 0に向かって発散することを観測し，この系がフラストレーションによって常圧・ゼロ磁場で量子臨界点に近接した稀有の近藤格子系であると提案した。本年度は，この提案を確立し，カゴメ近藤格子に特有の量子臨界現象と秩序状態を見出すことを目的として，下記の研究を実施した。
単結晶育成とバルク物性測定： 高畠はCeRhSnに4d電子をドープしたCe(Ｒｈ0.9Ｐｄ0.1)ＳｎとCeIrSnの単結晶試料を育成し，分担者の梅尾と2名の大学院生が比熱，直流・交流磁化率，磁場中電気抵抗を測定した。その結果は，反強磁性秩序の発現を示唆した。梅尾は比熱を磁場中で測定するために，超伝導磁石用のマグネットコントローラを更新した。また，既設の3He-4He希釈冷凍機に組み込める比熱計と磁力計を設計し，その整備を進めた。研究協力者の常盤がドイツAugsburg大学でCeRhSnの熱膨張を測定し，P//aで磁気秩序が現れる兆候を見出した。この結果は，この系が磁気フラストレーションによって量子臨界点に位置することを明確にした。
中性子散乱実験： 佐藤（連携研究者）らは，CeRhSnの一軸圧下での磁気秩序を直接捉えるために，米国のONRLと英国のISISにおいて中性子散乱実験を行ったが，磁気散乱反射は見いだせていない。一方，多結晶Ce(Ｒｈ1-ｘＰｄｘ)Ｓｎの中性子回折測定は研究協力者のD,T. AdrojaがISISで行ない，x>0.5での反強磁性秩序を確認したが，磁気構造の決定には至っていない。
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| 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
単結晶の育成から希釈冷凍機での磁化と比熱の測定装置の立ち上げまで，計画は順調に進んでいる。特に，CeRhSnのa軸方向に加圧すると，磁気秩序が誘起される兆候を捉えたのは，今後の研究方針を与える。上記の成果はPhysical Review B. に２編とJ. Alloys Compoundsに1編などの計４編の論文として公表するとともに，国際会議で1件招待講演を行ったので，おおむね順調に進展していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
一軸応力によるカゴメ格子の対称性の低下，置換による局所的乱れ，近藤温度を独立したパラメータとしてCeRhSnとCeIrSnの基底状態を制御し，量子臨界線を過ぎる際の量子臨界現象と特異な磁気秩序相を系統的に捉えるために，下記の実験を実施する。特に，CeRhSnの熱膨張係数がP//aの一軸圧下で示した0.4 K での異常が反強磁性秩序によることを，バルク物性（比熱，磁化率）測定と中性子散乱，ミュウエスアールで確認する。近藤温度がCeRhSnよりも２倍高いCeIrSn単結晶を育成し，低温比熱，磁化，磁気抵抗測定によって，両者に共通するカゴメ格子特有のフラストレーション効果を検出する。一軸圧下での中性子散乱はエネルギー分解能の高い米国ONRLのHB-2C WANDで実施し，磁気秩序を検出するとともに，磁気励起ギャップの有無を判定する。電子ドープ系Ce(Ｒｈ1-xＰｄx)Ｓｎの磁気揺らぎのPd組成依存性を測定するために，J-PARCでミュウエスアール実験を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
旅費を別の予算から工面できたため，本科研費では旅費を使用しなかった。次年度に回した46,907円を旅費として使用する予定である。
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