超安定パルス磁場を用いた強磁場NMRとラマン分光

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H01163
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小濱 芳允 東京大学, 物性研究所, 准教授 (90447524)
• 研究分担者: 黒江 晴彦 上智大学, 理工学部, 准教授 (40296885) ; 橘 信 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (40442727) ; 神原 陽一 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (50524055) ; 井原 慶彦 北海道大学, 理学研究院, 講師 (80598491)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 強磁場 / NMR / 分光 / 熱測定 / 磁性

研究実績の概要

本申請『超安定パルス磁場を用いた強磁場NMRとラマン分光』であるが、期待以上の成果が得られた。
最初にパルス強磁場下NMR測定が成功し、日本では最大磁場となる53.6TでのNMRスペクトル測定が成功できたことを取り上げたい。更に超安定パルス磁場を使うことで、世界で初めてスピン-格子緩和時間をパルス磁場下計測できたことも、技術的な発展のハイライトである。この測定技術の発展と並行して、NMRに関連する成果が得られた。これは例えば、CeRhIn5やCaCu3(OD)Cl2・0.6H2O等の研究実績があげられる。一方ラマン分光については、基礎要素の開発に留まったのは非常に残念であるが、光学測定手法および磁場発生系のアップグレードを達成した。今後の研究開発に繋がったと考えられる。
本研究のキーワードの一つである超安定パルス磁場に関する技術が、大きく発展したことも注目すべき研究成果である。この技術の波及効果は非常にブロードであり、NMRやラマン分光に限らず、比熱測定等にも応用された。特にボルボサイトにおけるスピンネマテック相の発見や、CeRhIn5やYbB12、UIrGeにおける有効質量の増大、UTe2における臨界磁場での比熱ピークなど、超安定パルスを使った比熱測定によって、多くの物理的な発見があった。これらはPNAS誌やPhys.Rev.Lett.誌、Phys.Rev.B誌などの一般および一流専門誌に多数報告でき、他にもRev. Sci. Instrum.誌などの装置開発に関する成果も3件発表できた。更には安定化パルス磁場下での熱輸送特性に関する成果も、調整段階である。このように超安定パルス磁場周辺の研究でも、大きな進展が幾つもあった。これは本申請が本来有している、『新たな研究領域を切り拓く』という開拓的な側面がポジティブに作用し、周辺領域での研究が活性化した結果と思われる。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] WHMFC/Zhejiang University/State Key Laboratory(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: WHMFC/Zhejiang University/State Key Laboratory
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] Los Alamos National Laboratory/NHMFL/Virginia Tech(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Los Alamos National Laboratory/NHMFL/Virginia Tech
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] Institute for Basic Science/Seoul National University/Pohang University(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: Institute for Basic Science/Seoul National University/Pohang University
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] CEA grenoble/LNCMI-EMFL/College de France(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: CEA grenoble/LNCMI-EMFL/College de France
  • 他の機関数: 2
• [国際共同研究] HLD-EMFL/Max-Plank-Institut/Technische Universitat Berlin(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: HLD-EMFL/Max-Plank-Institut/Technische Universitat Berlin
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 1
• [雑誌論文] Emergence of Frustrated Short-Range Order above Long-Range Order in the S = 1/2 Kagome Antiferromagnet CaCu3(OD)6Cl2・0.6D2O (2021)
  • 著者名/発表者名: Ihara Yoshihiko、Matsui Kazuki、Kohama Yoshimitsu、Luther Sven、Opherden Daryna、Wosnitza Jochen、Kuhne Hannes、Yoshida Hiroyuki K.
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 90 ページ: 023703-1～-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.90.023703
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Compact megajoule-class pulsed power supply for generating long-pulsed magnetic fields (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsui Kazuki、Kanda Tomoki、Ihara Yoshihiko、Kindo Koichi、Kohama Yoshimitsu
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 92 ページ: 024711-1～-7
  • DOI: 10.1063/5.0032895
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Higher magnetic-field generation by a mass-loaded single-turn coil (2021)
  • 著者名/発表者名: Gen M.、Ikeda A.、Kawachi S.、Shitaokoshi T.、Matsuda Y. H.、Kohama Y.、Nomura T.
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 92 ページ: 033902-1～-5
  • DOI: 10.1063/5.0038732
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wide Critical Fluctuations of the Field-Induced Phase Transition in Graphite (2021)
  • 著者名/発表者名: Marcenat Christophe、Klein Thierry、LeBoeuf David、Jaoui Alexandre、Seyfarth Gabriel、Kacmarcik Jozef、Kohama Yoshimitsu、Cercellier Herve、Aubin Herve、Behnia Kamran、Fauque Benoit
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 126 ページ: 106801-1～-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.106801
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High-resolution calorimetry in pulsed magnetic fields (2021)
  • 著者名/発表者名: Imajo Shusaku、Dong Chao、Matsuo Akira、Kindo Koichi、Kohama Yoshimitsu
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 92 ページ: 043901-1～-8
  • DOI: 10.1063/5.0040655
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High-field phase diagram of Ni3V2O8 studied by specific heat and magnetocaloric effect measurements (2021)
  • 著者名/発表者名: Dong Chao、Kohama Yoshimitsu、He Zhangzhen、Sato Kazuki、Matsuo Akira、Kindo Koichi、Yang Ming、Wang Junfeng
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: － ページ: －
  • DOI: 10.1088/1361-648X/abe515
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of Anion Substitution on Unconventional Antiferromagnetic Ground State of Molecular π-d System λ-(BEDT-STF)2FexGa1-xCl4 (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukuoka Shuhei、Haruyama Kaduki、Ihara Yoshihiko、Kawamoto Atsushi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 90 ページ: 043702-1～-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.90.043702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoelectric transport properties of the van der Waals-type layered rhombohedral SnAs-based compound, EuSn2As2 (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakagami Ryosuke、Goto Yosuke、Karimata Harunari、Azuma Nobuhiko、Yamaguchi Michitaro、Iwasaki Suguru、Nakanishi Manami、Kitawaki Itsuki、Mizuguchi Yoshikazu、Matoba Masanori、Kamihara Yoichi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 60 ページ: 035511-1～-7
  • DOI: 10.35848/1347-4065/abe449
  • 査読あり
• [雑誌論文] 複合アニオン層状化合物 LaCu1－δS0.5Se0.5O (δ ~ 0.01)多結晶縮退半導体の 光学バンドギャップ内構造 (2021)
  • 著者名/発表者名: 東 伸彦，澤田拓希，伊藤大平，坂上良介，的場正憲，臼井秀知，神原陽一
  • 雑誌名: Material Science and Technology of Japan 巻: 58 ページ: 64～68
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental measurements of effective mass in near-surface InAs quantum wells (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuan Joseph、Hatefipour Mehdi、Magill Brenden A.、Mayer William、Dartiailh Matthieu C.、Sardashti Kasra、Wickramasinghe Kaushini S.、Khodaparast Giti A.、Matsuda Yasuhiro H.、Kohama Yoshimitsu、Yang Zhuo、Thapa Sunil、Stanton Christopher J.、Shabani Javad
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 101 ページ: 205310-1～-8
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.101.205310
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of in-plane magnetic field induced phase transitions in FeSe (2020)
  • 著者名/発表者名: Ok Jong Mok、Kwon Chang Il、Kohama Yoshimitsu、You Jung Sang、Park Sun Kyu、Kim Ji-hye、Jo Y. J.、Choi E. S.、Kindo Koichi、Kang Woun、Kim Ki-Seok、Moon E. G.、Gurevich A.、Kim Jun Sung
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 101 ページ: 224509-1～-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.101.224509
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Electronic band structure of (111) SrRuO3 thin films: An angle-resolved photoemission spectroscopy study (2020)
  • 著者名/発表者名: Ryu Hanyoung、Ishida Yukiaki、Kim Bongju、Kim Jeong Rae、Kim Woo Jin、Kohama Yoshimitsu、Imajo Shusaku、Yang Zhuo、Kyung Wonshik、Hahn Sungsoo、Sohn Byungmin、Song Inkyung、Kim Minsoo、Huh Soonsang、Jung Jongkeun、Kim Donghan、Noh Tae Won、Das Saikat、Kim Changyoung
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 102 ページ: 041102-1～-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.102.041102
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Strain engineering of the magnetic multipole moments and anomalous Hall effect in pyrochlore iridate thin films (2020)
  • 著者名/発表者名: Kim Woo Jin、Oh Taekoo、Song Jeongkeun、Ko Eun Kyo、Li Yangyang、Mun Junsik、Kim Bongju、Son Jaeseok、Yang Zhuo、Kohama Yoshimitsu、Kim Miyoung、Yang Bohm-Jung、Noh Tae Won
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 6 ページ: 1539-1～-7
  • DOI: 10.1126/sciadv.abb1539
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of small Fermi pockets protected by clean CuO2 sheets of a high-Tc superconductor (2020)
  • 著者名/発表者名: Kunisada So、Isono Shunsuke、Kohama Yoshimitsu、Sakai Shiro、Bareille Cedric、Sakuragi Shunsuke、Noguchi Ryo、Kurokawa Kifu、Kuroda Kenta、Ishida Yukiaki、Adachi Shintaro、Sekine Ryotaro、Kim Timur K.、Cacho Cephise、Shin Shik、Tohyama Takami、Tokiwa Kazuyasu、Kondo Takeshi
  • 雑誌名: Science 巻: 369 ページ: 833～838
  • DOI: 10.1126/science.aay7311
  • 査読あり
• [雑誌論文] Symmetry Lowering on the Field-Induced Commensurate Phase in CeRhIn5 (2020)
  • 著者名/発表者名: Kanda Tomoki、Arashima Koki、Hirose Yusuke、Settai Rikio、Matsui Kazuki、Nomura Toshihiro、Kohama Yoshimitsu、Ihara Yoshihiko
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 89 ページ: 094709-1～-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.89.094709
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal-field Paschen-Back effect on ruby in ultrahigh magnetic fields (2020)
  • 著者名/発表者名: Gen Masaki、Kanda Tomoki、Shitaokoshi Takashi、Kohama Yoshimitsu、Nomura Toshihiro
  • 雑誌名: Physical Review Research 巻: 2 ページ: 033257-1～-8
  • DOI: 10.1103/PhysRevResearch.2.033257
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Anisotropic Fully Gapped Superconductivity Possibly Mediated by Charge Fluctuations in a Nondimeric Organic Complex (2020)
  • 著者名/発表者名: Imajo S.、Akutsu H.、Kurihara R.、Yajima T.、Kohama Y.、Tokunaga M.、Kindo K.、Nakazawa Y.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 125 ページ: 177002-1～-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.177002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Broad Tunability of Carrier Effective Masses in Two-Dimensional Halide Perovskites (2020)
  • 著者名/発表者名: Dyksik Mateusz、Duim Herman、Zhu Xiangzhou、Yang Zhuo、Gen Masaki、Kohama Yoshimitsu、Adjokatse Sampson、Maude Duncan K.、Loi Maria Antonietta、Egger David A.、Baranowski Michal、Plochocka Paulina
  • 雑誌名: ACS Energy Letters 巻: 5 ページ: 3609～3616
  • DOI: 10.1021/acsenergylett.0c01758
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Enhanced spin correlations in the Bose-Einstein condensate compound Sr3Cr2O8 (2020)
  • 著者名/発表者名: Nomura T.、Skourski Y.、Quintero-Castro D. L.、Zvyagin A. A.、Suslov A. V.、Gorbunov D.、Yasin S.、Wosnitza J.、Kindo K.、Islam A. T. M. N.、Lake B.、Kohama Y.、Zherlitsyn S.、Jaime M.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 102 ページ: 165144-1～-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.102.165144
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Quantum oscillations and magnetic field induced Fermi surface reconstruction in the charge density wave state of A0.9Mo6O17 (A=Na,K) (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhu H. P.、Yang M.、Ke J. Z.、Zuo H. K.、Peng T.、Wang J. F.、Liu Yi、Xu Xiaofeng、Kohama Y.、Kindo K.、Greenblatt M.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 102 ページ: 235164-1～-7
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.102.235164
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ionic size dependence of distribution coefficient for rare-earth dopants in YVO4 crystal (2020)
  • 著者名/発表者名: Tachibana Makoto
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 548 ページ: 125821-1～-4
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2020.125821
  • 査読あり
• [雑誌論文] Capacitive detection of magnetostriction, dielectric constant, and magneto-caloric effects in pulsed magnetic fields (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyake Atsushi、Mitamura Hiroyuki、Kawachi Shiro、Kimura Kenta、Kimura Tsuyoshi、Kihara Takumi、Tachibana Makoto、Tokunaga Masashi
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 91 ページ: 105103-1～-9
  • DOI: 10.1063/5.0010753
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective observation of sublattice magnetization in the molecular π-d system λ-(BEDT-STF)2FeCl4 studied by C13 NMR (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukuoka S.、Minamidate T.、Ihara Y.、Kawamoto A.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 101 ページ: 184402-1～-8
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.101.184402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic magnetic excitations from single-chirality antiferromagnetic state in Ca-kapellasite (2020)
  • 著者名/発表者名: Ihara Y.、Yoshida H.、Arashima K.、Hirata M.、Sasaki T.
  • 雑誌名: Physical Review Research 巻: 2 ページ: 023269-1～-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevResearch.2.023269
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Thermodynamic Investigation on Antiferromagnetic Ordered State of the Molecular π-d System λ-(BEDT-STF)2FeCl4 (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukuoka Shuhei、Minamidate Takaaki、Matsunaga Noriaki、Ihara Yoshihiko、Kawamoto Atsushi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 89 ページ: 073704-1～-5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.89.073704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonmagnetic Ground States and a Possible Quadrupolar Phase in 4d and 5d Lacunar Spinel Selenides GaM4Se8 (M=Nb, Ta) (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Hajime、Yajima Takeshi、Matsuo Akira、Ihara Yoshihiko、Kindo Koichi
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 124 ページ: 227202-1～-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.227202
  • 査読あり
• [学会発表] Entropy near the magnetization plateau of SrCu2(BO3)2 (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshimitsu Kohama
  • 学会等名: The International Workshop on Quantum Magnets in Extreme Conditoins
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 強磁場下におけるスピンネマテック候補物質の探索的研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小濱芳允
  • 学会等名: 第135回フロンティア材料研究所講演会
  • 招待講演
• [学会発表] フラックス法で育成したガーネット型Y3－xRxAl5O12（R =希土類）単結晶の分配係数と物性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 橘信、岩撫暁生、宮川心
  • 学会等名: 日本物理学会第76回年次大会
• [学会発表] 2D-NMR測定によるCaCu3(OH)30.6H2Oの短距離相関状態の研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 井原慶彦、吉田紘行、松井一樹、小濱芳允
  • 学会等名: 日本物理学会第76回年次大会
• [学会発表] パルス磁場中NMR測定によるPb(TiO)Cu4(PO4)4の磁場誘起磁気秩序状態の研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 林馨、下橋正和、井原慶彦、神田朋希、松井一樹、小濱芳允、木村健太、木村剛
  • 学会等名: 日本物理学会第76回年次大会
• [学会発表] 上部臨界磁場からみた水素置換鉄系超伝導体の研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 河智史朗, 飯村壮史, 野村肇宏, 小濱芳允, 佐々木隆志, 徳永将史, 山浦淳一, 倉本義夫, 村上洋一, 細野秀雄
  • 学会等名: 日本物理学会第76回年次大会
• [学会発表] 新奇磁気スキルミオンホスト物質GdRu2Si2における量子振動 (2021)
  • 著者名/発表者名: 松山直史, 野村肇宏, 今城周作, N.D.Khanh, 高木里奈, 十倉好紀, 関真一郎, 小濱芳允
  • 学会等名: 日本物理学会第76回年次大会
• [学会発表] 強磁場磁化測定による異方的三角格子量子磁性体A3ReO5X2の磁気モデルの評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 厳正輝, 平井大悟郎, 松山直史, 森田克洋, 松尾晶, 小金聖史, 廣井善二, 金道浩一, 小濱芳允
  • 学会等名: 日本物理学会第76回年次大会
• [学会発表] ブリージングカゴメ反強磁性体Li2Cr3SbO8の超強磁場磁歪 (2021)
  • 著者名/発表者名: 石井裕人, 池田暁彦, 厳正輝, 小濱芳允, 吉田紘行, 松田康弘
  • 学会等名: 日本物理学会第76回年次大会
• [学会発表] フラストレート半金属GdGaIにおける強磁場下での電荷密度波の融解 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大熊隆太郎, 石川孟, Zhuo Yang, 金道浩一, 小濱芳允, 岡田佳憲
  • 学会等名: 日本物理学会第76回年次大会
• [学会発表] ブリージングパイロクロア格子磁性体CuInCr4S8に対する定常磁場NMRによる磁気状態の研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 神田朋希, 厳正輝, 松井一樹, 岡本佳比古, 竹中康司, 井原慶彦, 小濱芳允
  • 学会等名: 日本物理学会第76回年次大会
• [学会発表] Recent Thermodynamic Studies on Spin Nematic Candidates (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshimitsu Kohama
  • 学会等名: Asia-Pacific Conference on Research in High Magnetic Fields
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] フラックス法で育成したY1－xRxVO4（R =希土類）単結晶の分配係数と物性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 橘信
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会
• [学会発表] Field-induced magnetic state in Pb(TiO)Cu4(PO4)4 studied by pulsed-field NMR measurement (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Ihara, K. Hayashi, M. Shimohashi, T. Kanda, K. Matsui, Y. Kohama, K. Kindo, K. Kimura, and T. Kimura
  • 学会等名: Asia-Pacific Conference on Research in High Magnetic Fields
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 強磁場下におけるカイラル反強磁性体Sr(TiO)Cu4(PO4)4の弾性応答と磁気熱量効果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 野村肇宏, 加藤康之, 求幸年, S. Zherlitsyn, 小濱芳允, 勝吉司, 木村剛, 木村健太
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会
• [学会発表] パルス強磁場中NMR測定のための装置開発 IV (2020)
  • 著者名/発表者名: 松井一樹, 神田朋希, 小濱芳允, 井原慶彦
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会
• [学会発表] 超強磁場下におけるルビーR線の新たなパッシェン-バック効果の観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 厳正輝, 神田朋希, 下起敬史, 小濱芳允, 野村肇宏
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会
• [学会発表] カリウム蒸着で希薄ドープ化した綺麗なCuO2面の電子状態：レーザー角度分解光電子分光による研究 (2020)
  • 著者名/発表者名: 黒川輝風, 磯野隼佑, 小濱芳允, 國定聡, 酒井志朗, 関根遼太郎, 大久保卓, 鶴川智一, 黒田健太, 辛埴, 遠山貴己, 常盤和靖, 近藤猛
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会
• [備考] 物性研究所・小濱研究室HP
  • URL: https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/kohama_group.html
• [産業財産権] 磁場発生装置 (2020)
  • 発明者名: 小濱芳允、金道浩一
  • 権利者名: 小濱芳允、金道浩一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2020-185391
• [学会・シンポジウム開催] The International Workshop on Quantum Magnets in Extreme Conditions (2021)