| 研究課題/領域番号 |
18K03517
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
小林 達生 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (80205468)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | Mn / 超伝導 / 高圧 / 量子臨界現象 / 磁気ゆらぎ |
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| 研究実績の概要 |
H30年度はα-Mnの純良単結晶育成と高圧下電気抵抗測定を行った。単結晶育成はフラックス法により行われ、直径1mm弱の多面体形状の単結晶が得られた。X線回折実験により単結晶であることを確認し、電気抵抗測定により残留抵抗比が70を超える純良単結晶であることが明らかになった。このレベルの試料における研究は前例がない。より純良な結晶やより大きな結晶を育成するために、いくつかのフラックスについて試し、Mnとフラックスの質量比を検討した。α-Mnの高圧下電気抵抗測定では、従来スポットウェルド法により端子付けを行っていたが、純良単結晶では残留抵抗が増大したり、試料が割れたりすることが分かった。スポットウェルドでは、非常に短時間であるが金線と試料の接点をジュール熱で高温にして融着させるが、その際に試料表面がβ相やγ相に転移しているためと推察しており、現在銀ペーストを用いて測定を行っている。得られた結果は従来の圧力－温度相図を概ね再現しているが、今回の実験で新たに反強磁性秩序相と圧力誘起磁気秩序相の相境界が決定された。1.4 GPaでの電気抵抗の温度変化は逐次転移を示し、高温側の転移点では電気抵抗が減少し、低温側の転移点では常圧同様のハンプ状の異常が観測された。0.1 GPaの加圧により逐次転移は消失し、反強磁性相の消失は急激である。圧力誘起磁気秩序相が消失する臨界圧力Pc近傍では転移が急激に広がり、Pcの決定には至っていないが、以前報告されている5.0 GPaより低く観測されそうである。転移が広がる原因として静水圧性には十分な注意が必要で、Pcは圧力媒体（ダフネ7474）の室温での凝固圧力を超えているため、加熱・溶解し加圧する必要がある。
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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
α-Mn単結晶の育成は予定より順調に行われたが、電気抵抗測定の端子付けに時間を要した。以前の実験ではスポットウェルド法で行っており問題はなかったが、純良単結晶試料では試料の劣化や割れが発生し、これが本質的であることを理解することが必要であった。高圧下電気抵抗測定は順調に進んでおり、臨界圧力近傍での実験での超伝導・磁気ゆらぎ効果が期待される。
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| 今後の研究の推進方策 |
臨界圧力近傍を除いて圧力－温度相図は決定しており、高圧下電気抵抗測定による臨界圧力の決定を急ぐ。臨界圧力近傍において、極低温までの超伝導探索を行うとともに、磁気ゆらぎ効果の探索を行う。圧力誘起相の磁気秩序状態を明らかにするため、高圧下NQR測定を千葉大グループと協力して行う。また、Biフラックス法により大型の単結晶が得られたため、中性子散乱実験を行ない、NQRと相補的に圧力誘起相の磁気秩序状態を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初予算ではNMR関連装置を計上しているが、電気抵抗測定を優先し、NMRは千葉大との共同研究で進めているため整備が遅れている。また、消耗品として液体ヘリウムを計上しているが、圧力－温度相図の作成（圧力のチューニング）に時間を要しており、希釈冷凍機を用いた超伝導探索実験をまだ行っていないため、次年度使用の予定となっている。
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