| 研究課題/領域番号 |
19K03726
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
徳永 陽 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (00354902)
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| 研究分担者 |
青木 大 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30359541)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 強磁性超伝導 / 一軸歪み / 磁気揺らぎ / 核磁気共鳴 / スピン三重項超伝導 |
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| 研究実績の概要 |
強磁性ゆらぎと超伝導が強く結びついたウラン系強磁性超伝導は、現在スピン三重項超伝導体の最有力候補であり、同時に「磁気ゆらぎによる超伝導」という強相関電子系全般を貫く概念を検証する格好の舞台を提供している。ウラン系強磁性超伝導における強磁性ゆらぎと超伝導の関係は多様であり、UCoGeでは磁化容易軸方向に磁場を印加することにより強磁性的な磁気揺らぎが抑制され、超伝導臨界磁場が大きく減少する。一方、URhGeにおいては磁化困難軸方向に磁場を印加するとことにより、磁気揺らぎが発達し、磁場誘起超伝導相が出現する。さらにURhGeにおいては、外部から結晶に一軸的な歪みを与えることで、超伝導転移温度が最大で約2.5倍も上昇することが報告されている。
我々はウラン系強磁性超伝導体のこのようなユニークな性質を利用して、磁気揺らぎと超伝導の関係を実験的に探っている。URhGeにおいてはこれまでにいくつかの異なる一軸圧下でNMRスペクトルを測定し、そのデータをバンド計算との比較を行った。その結果、結晶に一軸的な歪みを与えることで、物質中の内部磁場が大きく減少していくことが明らかになった。この内部磁場はウランの5f電子の磁気モーメントに起因すると考えられる。またNMR緩和率の測定からは、結晶のc軸方向の磁気揺らぎに関して、歪み印加による大きな変化は見られないことも分かってきた。本年度の3月にはこれらの結果をまとめ、日本物理学会の第76回年次大会において発表した。
さらに本年度は、一昨年末に新たに発見された同じウラン系強磁性超伝導体UTe2について、Te核のNMR実験を進めた。125Te核を濃縮した単結晶を準備してNMR測定を行い、低温の30K以下での磁気揺らぎの特異な振る舞いを明らかにした。さらに超伝導の対称性についてもNMR実験による検証を進めている。
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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
当初の計画の通り、73Ge同位体濃度を濃縮したURhGe 単結晶において73Ge核NMR測定を行った。一軸圧力印加に伴う物質中の内部磁場、電場勾配、及び磁気的な揺らぎのエネルギー変化を微視的に調べ、さらにバンド計算との比較も行なった。また新奇ウラン系超伝導体UTe2のNMR実験を行ない、この物質の磁気揺らぎの低温での特異な振る舞いを明らかにすることができた。さらにNMR測定からはスピン三重項超伝導を示唆する実験結果も得た。これらの結果は原著論文として出版し、同時に国際会議及び日本物理学会等においても報告した。以上のことから、おおむね順調に進展している。と判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き強磁性超伝導の発現機構の解明のため、ウラン系強磁性超伝導体URhGe及びUTe2においてNMR実験を進める。最近UTe2では強磁場中で超伝導の増強現象が確認されており、さらにスピン三重項超伝導を示唆する超伝導多重相の出現が圧力下で報告されている。これらの新しい超伝導現象の起源をNMRにより探っていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルス感染症の流行により、令和2年度に予定していた共同実験が延期になったこと及び共同実験の進捗状況に合わせて、予定していた物品購入を令和3年度以降に延期したことから次年度使用額が生じた。次年度使用額は令和3年度分助成金と合わせて、実験再開時の液体ヘリウム及び必要物品の購入費や旅費として使用する。
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