酸化物強相関電子系物質における異方的超伝導相と磁気相の関係

2007 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 18340102
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 石田 憲二 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90243196)
• 研究分担者: 櫻井 裕也 物質・材料研究機構, ナノ物質ラボ, 研究員 (60421400) ; 藤田 全基 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20303894) ; 幸田 章宏 高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (10415044) ; 池田 浩章 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教 (90311737)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2007
• キーワード: 水和物コバルト超伝導 / 核磁気共鳴(NMR) / 核四重極共鳴 / 電場勾配 / ナイトシフト / NMR / NQR / uSR

研究概要

本科研費の期間では、主に水和物コバルト酸化物Na_x(H_3O)_zCoO_2・yH_2Oの物性を核磁気共鳴(NMR)により調べた。
水和物コバルト酸化物Na_x(H_3O)_zCoO_2・yH_2Oにおける磁性と超伝導
水和物コバルト酸化物超伝導体について、核磁気共鳴(NMR)、核四重極共鳴(NQR)の実験から超伝導、常伝導状態の物性を微視的に調べた。この超伝導は2003年に物質・材料研究機構の室町グループにより報告された。超伝導は、母物質Na_<0.7>CoO_2を水に浸すことによりNaを抜き、結晶の中に水分子を挿入することによりc軸長が母物質より倍程度伸びた状態で出現する。(Bilayered Hydrate(BLH)構造)ただこの構造は、室温では不安定で、水が蒸発しCoO_2層間に水とNaからなる層を一層もつMono-layered Hydrate(MLH)構造に変化する。超伝導はBLH構造にのみ見られ、無水物、MLH構造では超伝導は見られない。また現在では様々な実験から、この超伝導は、銅酸化物高温超伝導体に見られるような異方的超伝導体と考えられている。
我々は、BLHとMLH構造の物質に対しCo核のNQRを行い、超伝導を示すBLH構造にのみ80K以下の低温で磁気励起が発達していることを核スピン-格子緩和率(1/T_1)の測定から明らかにした。この結果は低温の磁気励起と超伝導に何らかの関係があること示している。さらに、十数種類の超伝導転移温度の異なる試料に対しCo-NQRを行い、Co-NQR周波数と磁気励起に関係が見られること、超伝導は磁気励起が大きな試料に現れ、超伝導転移温度の最も高い試料は磁気相との境界に位置していることを明らかにした。これらの結果から、Co核のNQR周波数を横軸にとりBLHコバルト酸化物の相図を作成し、この相図は重い電子系超伝導体の相図と似ていることも指摘した。最近では単結晶BLHの試料を用いて詳細に角度を制御したもとで超伝導状態のナイトシフトを測定した。その結果は以前報告された結果と異なり、超伝導状態のナイトシフトの振る舞いに試料依存性が見られることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Co-NMR Measurements on crystalline sample of the bilayered hydrate Na_x(H_3O)_zCoO_2・yH_2O (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ihara, K. Ishida, H. Ohta and K. Yoshimura
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 77(印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin dynamics and spin freezing behavior in the two-dimensional antiferromagnet NiGa_2S_4 revealed by Ga-NMR, NQR and μSR measurements (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Takeya, K. Ishida, K. Kitagawa, Y. Ihara, et. al.
  • 雑誌名: Physical Review B 77 ページ: 054429 1-13
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferromagnetic Quantum Critical Fluctuations and Anomalous Coexistence of Ferromagnetism and Superconductivity in UCoGe Revealed by Co-NMR and NQR (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ohta, Y. Nakai, Y. Ihara, K. Ishida, et. al.
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 77 ページ: 023707 1-5
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-lying excitations at the rare-earth site due to rattling motion in the filled skutterudite LaOs_4 Sb_<12> revealed by 139La-NMR and 121/123Sb-NQR (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakai, K. Ishida, et. al.
  • 雑誌名: Physical Review B 77 ページ: 041101-1-4
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution from Itinerant Antiferromagnet to Unconventional Super conductor with Fluorine Doping in La(O_<1-x>F_x)FeAs Revealed by^<75> As and 139La Nuclear Magnetic Resonance (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakai, K. Ishida, et. al.
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 77(印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Co-NMR Measurements on crystalline sample of the bilayered hydrate Na_x(H_3O)_zCoO_<2-y>H_2O (2008)
  • 著者名/発表者名: Y., Ihara, K., Ishida, H., Ohta, K., Yoshimura
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan (To be published)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Quantum critical behavior in superconducting Na_x(H_3O)_Z CoO_2・yH_2O observed in a high-field Co NMR experiment (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Ihara, H. Takeya, K. Ishida, et. al.
  • 雑誌名: Physical Review B 75 ページ: 212506 1-4
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum critical fluctuations in cobaltate superconductor Na_x(H_3O)_zCoO_2・yH_2O (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Ihara, H. Takeya, K. Ishida, et. al.
  • 雑誌名: Physica C 460-462 ページ: 489-490
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between magnetic fluctuations and superconductivity in Na_x(H_3O)_z CoO_2・yH_2O revealed by a Co nuclear quadrupole resonance (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Ishida, Y. Ihara, H. Takeya, et. al.
  • 雑誌名: Physica C 460-462 ページ: 190-193
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic correlations and superconductivity in La_<1.93>Sr_<0.07>CuO_4 revealed by μSR (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Ishida, W. Higemoto, et. al.
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310 ページ: 526-528
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] 101Ru Knight-shift measurement of Sr_2RuO_4 in low fields applied parallel to the RuO_2 plane (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Murakawa, K. Ishida, K. Kitagawa, Z. Q. Mao and Y. Maeno
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310 ページ: 538-540
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] 17O-NMR study in the itinerant metamagnetic compound Sr_3Ru_2O_7 for the in-plane field direction (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Kitagawa, K. Ishida, R. S. Perry and Y. Maeno
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310 ページ: e217-e218
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orbital properties of Sr_3Ru_2O7 and related ruthenates probed by 17O NMR (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Kitagawa, K. Ishida, R. S. Perry, H. Murakawa, K. Yoshimura, and Y. Maeno
  • 雑誌名: Physical Review B 75 ページ: 024421 1-9
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Slow inhomogeneous spin dynamics in the frustrated antiferromagnet NiGa_2S_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: D. E. MacLaughlin, S. Nakatsuji, Y. Nambu, K. Onuma, Y. Maeno, K. Ishida, et. al.
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310 ページ: 1300-1302
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rattling phonons in the filled skutterudite LaT_4X_<12>(T=Fe, Ru, Os; X=P,Sb)studied with La-NMR, P-NMR/Sb-NQR (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakai, K. Ishida, et. al.
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310 ページ: 212506-1-4
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase diagram for Na_x(H_3O)_zCoO_<2y>H_2O (2007)
  • 著者名/発表者名: Y., Ihara, K., Ishida, H., Sakurai, E., Takayama-Muromachi
  • 雑誌名: New Research on Superconductivity, NOVA Science Publishers, Inc ページ: 61-105
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Quantum critical fluctuations in cobaltate superconductor Na_x(H_3O)_zCoO_<2-y>H_2O (2007)
  • 著者名/発表者名: Y., Ihara, H., Takeya, K., Ishida, C., Michioka, K., Yoshimura, K., Takada, T., Sasaki, H., Sakurai, E., Takayama-Muromachi
  • 雑誌名: Physca ページ: 460-462, 489-490
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Relationship between magnetic fluctuations and superconductivity in Na_x(H_3O)_zCoO_<2-y>H_2O revealed by a Co nuclear quadrupole resonance (2007)
  • 著者名/発表者名: K., Ishida, Y., Ihara, H., Takeya, C., Michioka, K., Yoshimura, K., Takada, T., Sasalci, H., Sakurai, E.,Takayama-Muromachi
  • 雑誌名: Physica 75 ページ: 460-462, 193-193
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Quantum critical behavior in superconducting Na_x(H_3O)_zCoO_<2-y>H_2O observed in a high-field Co NMR experiment (2007)
  • 著者名/発表者名: Y., Ihara, H., Takeya, K., Ishida, C., Michioka, K., Yoshimura, K., Takada, T., Sasaki, H., Sakurai, E., Takayama-Muromachi
  • 雑誌名: Physical Review 75 ページ: 212506
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Magnetic correlations and superconductivity in La_<1.93>Sr_<0.07>CuO_4 revealed by uSR (2007)
  • 著者名/発表者名: K., Ishida, W., Higemoto, K., Ohishi, A., Koda, K.H., Satoh, R., Kadono, M., Fujita, K., Yamada
  • 雑誌名: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310, 2, 1 ページ: 526-528
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Phase diagram in bilayered-hydrate Na_xCoO_2・yH_2O revealed by Co nuclear quadrupole resonance (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Ishida, Y. Ihara, H. Takeya, et. a.
  • 雑誌名: Physica B 378-380 ページ: 869-870
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Unconventional Superconductivity Induced by Quantum Critical Fluctuations in Hydrate Cobaltate Na_x(H_3O)_zCoO_2・yH_2O-Relationship between Magnetic Fluctuations and Superconductivity Revealed by Co Nuclear Quadrupole Resonance-" (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Ihara, H. Takeya, K. Ishida, et. al.
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 75 ページ: 124714 1-11
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic Behavior of Knight Shift in Superconducting State of Na_xCoO_2yH_2O (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Ihara, K. Ishida, H. Ohta and K. Yoshimura
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 75 ページ: 1013708 1-4
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] 101Ru Knight-shift Measurement of Superconducting Sr_2RuO_4 under Small Magnetic Fields Parallel to the RuO_2 Plane (2006)
  • 著者名/発表者名: H. Murakawa, K. Ishida, K. Kitagawa, H. Ikeda, Z. Q. Mao, and Y. Maeno
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 76 ページ: 024716 1-12
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Site-assignment of 17O-NMR signals in itinerant metamagnetic compound Sr_3Ru_2O_7 (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Kitagawa, K. Ishida, R. S. Perry, and Y. Maeno
  • 雑誌名: Physica B 378-380 ページ: 119-120
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase diagram in bilayered-hydrate Na_xCoO_<2-y>H_2O revealed by Co nuclear quadrupole resonance (2006)
  • 著者名/発表者名: K., Ishida, Y., Ihara, H., Takeya, C., Michioka, K., Yoshimura, K., Takada, T., Sasalci, H., Salcurai, E., Takayama-Muromachi
  • 雑誌名: Physica B-Cond Matter 378-80 ページ: 869-870
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Unconventional Superconductivity Induced by Quantum Critical Fluctuations in Hydrate Cobaltate Na_x(H_3O)_zCoO_<2-y>H_2O-Relationship between Magnetic Fluctuations and Superconductivity Revealed by Co Nuclear Quadrupole Resonance- (2006)
  • 著者名/発表者名: Y., Ihara, H., Takeya, K., Ishida, H., Ikeda, C., Michioka, K., Yoshimura, K., Takada, T., Sasaki, H., Sakurai, E., Takayama-Muromachi
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 75, 2124714 ページ: 1-11
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Anisotropic Behavior of Knight Shift in Superconducting State of Na_xCoO_<2-y>H_2O (2006)
  • 著者名/発表者名: Y., Ihara, K., Ishida, H., Takeya, C., Michioka, M., Kato, Y., Itoh, K., Yoshimura, K., Takada, T., Sasaki, H., Sakurai, E., Takayama-Muromachi
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 75, 1013708 ページ: 1-4
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] コバルト酸化物超伝導体Na_x(H_3O)_zCoO_2・yH_2Oにおけるナイトシフト測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 井原慶彦
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-24
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 単結晶コバルト酸化物超伝導体Na_x(H_3O)_zCoO_2・yH_2OにおけるCo-NQR (2008)
  • 著者名/発表者名: 菅原 仁
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 発表場所: 近畿大学
  • 年月日: 2008-03-24
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Measurement of Knight Shift and Spontaneous Field in Superconducting Sr_2RuO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: K., Ishida
  • 学会等名: SNS2007
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 20070820-24
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 単結晶試料を用いたNa_x(H_3O)_zCoO_2・yH_2OのNMR/NQR実験 (2007)
  • 著者名/発表者名: 井原慶彦
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2007-09-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Magnetic Correlations and Superconductivity in La_<2-x>Sr_xCuO_4 TF-μSR Study (2007)
  • 著者名/発表者名: 石田憲二
  • 学会等名: SNS2007
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2007-08-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Measurement of Knight Shift and Spontaneous Field in Superconducting Sr_2RuO_4 (2007)
  • 著者名/発表者名: 石田憲二
  • 学会等名: SNS2007
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2007-08-22
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 磁気秩序を示すNa_x(H_3O)_zCoO_2・yH_2OにおけるCo-NQR実験 (2007)
  • 著者名/発表者名: 井原慶彦
  • 学会等名: 日本物理学会2007春季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2007-03-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 低ドープ領域La_<2-x>Sr_xCuOxにおける高磁場下のμSR実験(II) (2007)
  • 著者名/発表者名: 石田憲二
  • 学会等名: 日本物理学会2007年春季大会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2007-03-20
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Magnetic Correlations and Superconductivity in La_<2-x>Sr_xCuO_4 TF-uSR Study (2006)
  • 著者名/発表者名: K., Ishida
  • 学会等名: International Conference of Magnetism
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20060800
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Superconductivity and Magnetism in Bilayered-hydrate Na_x(H_3O)_zCoO_<2-y>H_2O Revealed by Co-NQR, NMR (2006)
  • 著者名/発表者名: K., Ishida
  • 学会等名: International Conference of Material and Mechanism of Superconductivity
  • 発表場所: Dresden Germany
  • 年月日: 20060709-14
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Na_x(H_3O)_zCoO_2・yH_2Oにおける低温の磁気励起の磁場依存性 (2006)
  • 著者名/発表者名: 井原慶彦
  • 学会等名: 日本物理学会2006年秋季大会
  • 発表場所: 千葉大学
  • 年月日: 2006-09-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 圧力下におけるコバルト酸化物超伝導体Na_x(H_3O)_zCoO_2・yH_2Oの59Co-NQR測定 (2006)
  • 著者名/発表者名: 竹谷英朗
  • 学会等名: 日本物理学会2006年秋季大会
  • 発表場所: 千葉大学
  • 年月日: 2006-09-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Superconductivity and Magnetism in Bilayered-hydrate Na_x(H_3O)_ZCoO_2・yH_2O Revealed by Co-NQR, NMR (2006)
  • 著者名/発表者名: 石田憲二
  • 学会等名: International Conference of Material and Mechanism Superconductivity
  • 発表場所: Dresden Germany
  • 年月日: 2006-07-11
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] New Research on Superconductivity, NOVA Science Publishers, Inc. (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Ihara, K. Ishida, H. Sakurai, E. Takayama-Muromachi,
  • 総ページ数: 45
  • 出版者: Phase diagram for Na_x(H_3O)_zCoO_2 yH_2O
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より