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2018 年度 実施状況報告書

Dirac電子系の巨大反磁性の制御と新奇秩序相の探索

研究課題

研究課題/領域番号 18K03545
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

中井 祐介  兵庫県立大学, 物質理学研究科, 准教授 (90596842)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードDirac電子 / 反磁性
研究実績の概要

本研究では、特異なDirac電子状態(ノーダルライン半金属)を持つと期待されるPtSn4とその関連物質において、Dirac電子と巨大反磁性の関係や、Dirac電子の電子相関・スピン軌道相互作用の変化がおよぼす影響を明らかにすることを目的としている。本年度は、以下のことを行った。
(1)本年度はまず、PtSn4がバルク物質としてDirac電子系であるかをバルク敏感な核磁気共鳴(NMR)測定に加えて、磁化測定・第一原理計算から検証を行った。そのために、合成した単結晶に対し、核スピン格子緩和率1/T1およびNMRシフトの温度依存性測定を行った結果、これらの物理量がDirac電子系に特徴的な電子状態密度のエネルギー依存性を反映した振る舞いを示すことがわかった。さらに、Pt核・Sn核のNMRシフト測定・磁化測定結果および第一原理計算から、PtSn4の示す大きな反磁性がDirac電子からの寄与と考えられることを明らかにした。現在、これらの内容に関して論文執筆中である。
(2)また、PtサイトをPdに元素置換することで電子相関・スピン軌道相互作用の変更が期待できることから、PdSn4の単結晶の合成を行った。Snフラックス法を用いることで、1mm角程度の大きさの単結晶を得ることに成功した。
(3)他にも、フェルミエネルギーの制御を行うためにSnサイトの元素置換にも取り組んだ。合成条件の改善に取り組んでいるところであるが、EDX測定(首都大学東京 水口准教授との共同研究)から確かに数%程度の元素置換ができていることがわかった。

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

当初予定した通り、PtSn4をNMR・磁化率測定および電子状態計算から調べた結果の論文執筆にとりかかる段階まで到達しているため。また、比較物質合成や元素置換の合成条件探索も順調に進展しているため。

今後の研究の推進方策

原料の組成比や加熱過程を変化させながら、PtSn4に対する元素置換を通じたフェルミエネルギーの制御を目指す。それ以外にも、昨年度に得られた関連物質の単結晶に対してNMR・磁化測定およびエネルギーバンド計算を行い、電子状態を調べることを予定している。

次年度使用額が生じた理由

所属機関の異動に伴い、予定していた電気炉の購入をする必要が当面はなくなったため。測定・合成環境の整備に費用を計上する予定である。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うちオープンアクセス 2件、 査読あり 1件) 学会発表 (9件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Evidence for gradual evolution of low-energy fluctuations underlying the first-order structural and valence order in YbPd2019

    • 著者名/発表者名
      R. Nakanishi, T. Fujii, Y. Nakai, K. Ueda, M. Hirata, K. Oyama, A. Mitsuda, H. Wada, T. Mito
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: 1902.06367 ページ: -

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ratchet-free solid-state inertial rotation of a guest ball in a tight tubular host2018

    • 著者名/発表者名
      Matsuno Taisuke、Nakai Yusuke、Sato Sota、Maniwa Yutaka、Isobe Hiroyuki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41467-018-04325-2

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] XSn4 (X = Pd, Pt)のNMR測定2019

    • 著者名/発表者名
      岡部碧, 中井祐介, 東中隆二, 真庭豊
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] 単層カーボンナノチューブ薄膜の熱電物性:直径分布2019

    • 著者名/発表者名
      林大介, 本郷直也, 客野遥, 宮田耕充, 中井祐介, 真庭豊
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] 195Pt-NMRによる白金ナノ粒子における量子サイズ効果の研究2019

    • 著者名/発表者名
      藤井拓斗, 岩本海大, 田中璃那, 柴田雅史, 白津太助, 上田光一, 中井祐介, 水戸毅, 八尾浩史
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] 逐次相転移を示すYbPdの強磁場下NMRによる研究2019

    • 著者名/発表者名
      中西隆将, 藤井拓斗, 中井祐介, 上田光一, 水戸毅, 大山耕平, 光田暁弘, 和田裕文, 平田倫啓
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] CeB6のゼロ磁場下11B-NQRと弱磁場下11B-NMRによる研究2019

    • 著者名/発表者名
      田中太知, 宮元慧介, 森弘希, 上田光一, 中井祐介, 水戸毅, 伊賀文俊
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
  • [学会発表] Construction and solid-state dynamics of supramolecular hydrocarbon bearings2019

    • 著者名/発表者名
      T. MATSUNO, Y. NAKAI, Y. MANIWA, S. SATO, M. FUJITA, K. FUKUNAGA, H. ISOBE
    • 学会等名
      日本化学会 第99春季年会 (2019)
  • [学会発表] 逐次相転移を示すYbPdのNMRによる研究 II2018

    • 著者名/発表者名
      中西隆将, 中井祐介, 上田光一, 水戸毅, 大山耕平, 光田暁弘, 和田裕文
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [学会発表] LaRu4P12における超伝導状態のNMR2018

    • 著者名/発表者名
      金城克樹, 北川俊作, 中井祐介, 石田憲二, 菅原仁, 佐藤英行
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [学会発表] 強固な筒状ホスト内での球状回転子の歯止めのない固体内慣性回転2018

    • 著者名/発表者名
      松野 太輔, 中井 祐介, 佐藤 宗太, 真庭 豊, 磯部 寛之
    • 学会等名
      第55回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン 総合シンポジウム
  • [備考] 兵庫県立大学 物質理学研究科 電磁物性学講座webサイト

    • URL

      https://sites.google.com/view/u-hyogo-nmr/home

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公開日: 2019-12-27  

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