磁気秩序・超伝導共存域で実現する新奇物性の解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K14666
• 研究機関: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 村井 直樹 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 J－PARCセンター, 研究員 (90784223)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 非従来型超伝導 / スピン揺らぎ / 非弾性中性子散乱

研究実績の概要

令和3年度は，鉄系超伝導体BaFe2As2を対象にJ-PARCのパルス中性子分光装置を用いた非弾性中性子散乱実験を行った．過去に同物質に対して行った実験では，超伝導状態における動的スピン感受率に複数のピーク構造を見出したが、統計精度の問題で詳細なスペクトル解析が困難であり，結論を先送りにしていた．そこで，過去の実験の問題点を洗い出し測定条件等を最適化することで，超伝導状態における動的スピン感受率の再検証に取り組んだ．特に，BaFe2As2の3次元性が想定よりも遥かに顕著であったため，2次元性を仮定して行った過去の計測手法では不十分であることが判明した．そこで，複数の結晶配置での測定を行い，4次元空間上 (運動量3方向+エネルギー方向) における散乱強度のデータを取得することで，「完全」な動的スピン感受率を再構成した．その結果，BaFe2As2の超伝導状態の動的スピン感受率には少なくとも2つのピーク構造が現れることを高い統計精度で観測した．理論研究グループとの共同研究を通して，観測された複雑なピーク構造は鉄系超伝導体のマルチギャップ構造を反映したものであることが明らかになった．本研究により、中性子散乱実験を用いて超伝導ギャップ等の電子構造の抽出が可能である事が示された。

研究成果

• [雑誌論文] Field-tuned quantum effects in a triangular-lattice Ising magnet (2022)
  • 著者名/発表者名: Y. Qin, Y. Shen, C. Liu, H. Wo, Y. Gao, Y. Feng, X. Zhang, G. Ding, Y. Gu, Q. Wang, S. Shen, R. Bewley, J. Xu, M. Boehm, P. Steffens, S. Ohira-Kawamura, N. Murai, A. Schneidewind, X. Tong, G. Chen and J. Zhao
  • 雑誌名: Science Bulletin 巻: 67 ページ: 38～44
  • DOI: 10.1016/j.scib.2021.08.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic excitations in chiral-structure phase of Ce3Ir4Sn13 (2021)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Iwasa, Seiya Nakazato, Daisuke Hashimoto, Mami Shiozawa, Keitaro Kuwahara, Hajime Sagayama, Seiko Ohira-Kawamura, Naoki Murai, Devashibhai T. Adroja and Andre' M. Strydom
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 90 ページ: 124701
  • DOI: 10.7566/JPSJ.90.124701
  • 査読あり
• [学会発表] フォノン散乱断面積の第一原理的評価とそのベンチマーク (2021)
  • 著者名/発表者名: 村井直樹, Peng Wu, 古府麻衣子, 中島健次，中村充孝，梶本亮一
  • 学会等名: 第21回 日本中性子科学会年会