純良単結晶によるウラン系エキゾチック超伝導の対称性と磁気応答の研究

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K14328
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 清水 悠晴 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (90751115)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: ウラン化合物 / 非従来型超伝導 / 超伝導対称性 / 磁気応答 / 純良単結晶 / 強磁場物性

研究成果の概要

本研究では強い相関を持つ遍歴5f電子がもとになり非従来型超伝導を示すウラン化合物に着目し、超伝導対称性及び磁気応答、非フェルミ液体、強磁場物性を探索した。(U,Th)Be13の超伝導準粒子励起構造や超伝導状態での磁気応答を明らかにし、UBe13の高圧下極低温実験からその上部臨界磁場の圧力・温度依存性がスピン三重項超伝導で説明できることが明らかになった。またUPd2Al3・UNi2Al3の超伝導状態における極低温物性測定及びU(Pd1-xNix)2Al3のパルス強磁場磁化測定も実施した。U(Pd1-xNix)2Al3において遍歴メタ磁性転移(UNi2Al3では78T)を観測することに成功した。

自由記述の分野

強相関電子磁性・超伝導

研究成果の学術的意義や社会的意義

アクチノイド化合物は、5f電子が遍歴性と局在性の両面的な性質を持ち、強いスピン軌道相互作用を持つことによって、非従来型超伝導のみならず、多極子秩序、非フェルミ液体、トポロジカル絶縁体など、多岐にわたる異常な量子現象をもたらす。アクチノイド元素であるウラン元素を含む超伝導は、これまでに見つかっている超伝導体の中でも最も異常な超伝導・磁気特性を持つといっても過言ではなく、従来の遍歴3d 電子系や局在4f 電子系の物理の枠組みでは捉えられない重要な学術的位置を占めている。特に、30年以上も未解明であったUBe13, (U,Th)Be13の超伝導対称性に関する成果は非常に高い学術的価値がある。