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2019 年度 実施状況報告書

縮退バンド模型における電気16極子秩序を伴った超伝導の理論研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K03507
研究機関富山県立大学

研究代表者

三本 啓輔  富山県立大学, 工学部, 准教授 (50515567)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード超伝導 / 電気四極子 / 電気16極子 / 縮退軌道
研究実績の概要

量子臨界点近傍のBa(Fe1-xCox)2As2(x~0.061)の弾性定数C66は室温から超伝導転移温度23 Kに向かって60%もの巨大なソフト化を示す。降温による弾性定数の減少は,ヤーンテラーエネルギーD,ワイス温度Qを用いてC66=C660(1-D/(T-Q))と記述できる。ここでC660は四極子歪み相互作用がないときの弾性定数を示す。この解析式からワイス温度は負の温度Q=-25 K、ヤーンテラーエネルギーD~34 Kであり,超伝導転移温度が最も高くなるx=0.075の試料のヤーンテラーエネルギーD=に比べ1.5倍もの大きさに増強されることがわかった。
CeCoSiの比熱や磁化率,磁化を再現する4f電子の3つのクラマース二重項からなる結晶場状態を決めた。その波動関数を用いて様々な多極子感受率を求めた結果,電気四極子Oxyや電気16極子Hvが非常に大きいことが分かった。Hvは電気四極子Ovと同じ既約表現に属しより高次の電気多極子に対応する。また平均場模型を構築して磁場中のふるまいを調べると,電気四極子OyzやOzxの相転移が磁場により増強されることが分かった。
これは超音波実験により弾性定数C66がソフト化を示せば電気四極子Oxy, C44がソフト化を示せば電気四極子OyzとOzx,(C11-C12)/2がソフト化を示せば電気16極子Hvが系に重要な働きを示していることを裏付けることができると期待される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

CeCoSiの磁場中の実験はいくつかあるために,理論計算もそれを元に実施することで研究を進めた。圧力中の物性を明らかにするための基礎となるCe3+の4f電子状態を明らかにすることができたと考えている。そのため,次年度は圧力中の物性を明らかにする必要がある。
鉄系超伝導体の有効模型の構築は考慮する軌道が多いため,まだ構築できていないため。

今後の研究の推進方策

今後は圧力下におけるCeCoSiの物性を解明する必要がある。磁場中におけるCeCoSiの物性を明らかにするために構築した平均場模型に圧力効果を加える。圧力を印加すると原子間距離が変化するために、Ceの4f電子とCoの3d電子の混成効果や反対称スピン軌道相互作用の大きさが影響を受けると考えられるので、その効果を調べる。

次年度使用額が生じた理由

2018年に異動し,研究計画を変更した。そのため2年目に計画していたものの一部を3年目に変更し,次年度使用額が生じた。鉄系超伝導体の詳細な理論計算を実施するために研究費を使用する。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Chemical Composition and Atomic Order of Single Crystal NiMnSb2020

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuhara, Y. Kamiya, K. Mitsumoto, H. Tanida, Y. Muro, T. Namiki, S. Masubuchi, and K. Ooiwa
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 30 ページ: 011178/1-6

    • DOI

      https://doi.org/10.7566/JPSCP.30.011178

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Properties in Tetragonal Antiferromagnet CeCoSi2020

    • 著者名/発表者名
      H. Tanida, K. Mitsumoto, Y. Muro, T. Fukuhara, Y. Kawamura, A. Kondo, K. Kindo, Y. Matsumoto, T. Namiki, T. Kuwai, and T. Matsumura
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 30 ページ: 011156/1-6

    • DOI

      https://doi.org/10.7566/JPSCP.30.011156

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multipole Fluctuation of Iron Pnictide Superconductor Ba(Fe1-xCox)2As22020

    • 著者名/発表者名
      H. Sato, M. Akatsu, Y. Nemoto, T. Goto, R. Kurihara, K. Mitsumoto, Y. Kobayashi, and M. Sato
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 30 ページ: 011052/1-6

    • DOI

      https://doi.org/10.7566/JPSCP.30.011052

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Successive Phase Transition at Ambient Pressure in CeCoSi: Single Crystal Studies2019

    • 著者名/発表者名
      H. Tanida, K. Mitsumoto, Y. Muro, T. Fukuhara, Y. Kawamura, A. Kondo, K. Kindo, Y. Matsumoto, T. Namiki, T. Kuwai, and T. Matsumura
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 88 ページ: 1-10

    • DOI

      https://doi.org/10.7566/JPSJ.88.054716

    • 査読あり
  • [学会発表] 量子臨界点近傍における鉄ヒ素超伝導体Ba(Fe1-xCox)2As2の四極子効果2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤晴耕,根本祐一,赤津光洋,後藤輝孝,栗原綾佑,三本啓輔,小林義明,佐藤正俊
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会(2020年)
  • [学会発表] CeCoSiにおける多極子秩序相の理論研究2019

    • 著者名/発表者名
      田中拳太郎,三本啓輔,谷田博司
    • 学会等名
      2019年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
  • [学会発表] Crystalline Electric Field Effects of CeCoSi2019

    • 著者名/発表者名
      K. Mitsumoto, K. Tanaka, and H. Tanida
    • 学会等名
      the International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Chemical Composition and Atomic Order of Single Crystal NiMnSb2019

    • 著者名/発表者名
      T. Fukuhara, Y. Kamiya, K. Mitsumoto, H. Tanida, Y. Muro, T. Namiki, S. Masubuchi, and K. Ooiwa
    • 学会等名
      the International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic Properties in Tetragonal Antiferromagnet CeCoSi2019

    • 著者名/発表者名
      H. Tanida, K. Mitsumoto, Y. Muro, T. Fukuhara, Y. Kawamura, A. Kondo, K. Kindo, Y. Matsumoto, T. Namiki, T. Kuwai, and T. Matsumura
    • 学会等名
      the International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Multipole Fluctuation of Iron Pnictide Superconductor Ba(Fe1-xCox)2As22019

    • 著者名/発表者名
      H. Sato, M. Akatsu, Y. Nemoto, T. Goto, R. Kurihara, K. Mitsumoto, Y. Kobayashi, and M. Sato
    • 学会等名
      the International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] 希土類正方晶化合物CeCoSiの多極子効果2019

    • 著者名/発表者名
      三本啓輔,田中拳太郎,谷田博司
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [学会発表] CeCoSiの圧力効果と結晶構造の特徴2019

    • 著者名/発表者名
      谷田博司,三本啓輔,室裕司,福原忠,川村幸裕,松本裕司,並木考洋,桑井智彦
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会

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公開日: 2021-01-27  

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