| 研究課題/領域番号 |
19K21840
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
本多 史憲 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (90391268)
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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)
仲村 愛 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (30756771)
河村 直己 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光・イメージング推進室, 主幹研究員 (40393318)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| キーワード | 純良単結晶育成 / 希土類化合物 / 量子振動 / 空間反転対称性の欠如 / アクチノイド化合物 / 価数転移 / 圧力下物性測定 |
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| 研究実績の概要 |
f電子を持つ希土類化合物・アクチノイド化合物は、磁気・電荷・多極子秩序、異方的超伝導など特色ある量子物性の宝庫であり、これらの量子物性の本質の解明にはフェルミ面を明らかにすることが重要となる。近年、圧力下での物性研究は、圧力誘起による量子臨界現象が注目されるなど、固体物理学においてなくてはならない技術となったが、圧力下におけるフェルミ面の研究はまだ困難が多い．本研究では、高圧下における3Dフェルミオロジーの手法を確立するための超小型圧力 セルの設計・製作などを行なっている。今年度の研究実績は以下の通りである.
１．結晶構造に反転対称性を持たないUIrSi3及びUPt5の純良単結晶育成を行い、量子振動測定を行なった。UPt5については、詳細な角度依存性の実験から、多数見られたdHvA振動がフェルミ面の軌道交差によることを実験とシミュレーションからを明らかにした。UIrSi3のフェルミ面については現在理論計算との対比を行うための詳細な解析を進めている
２．超小型圧力セルを設計・製作し加圧テストを行った。第一段階では、実験を進めているところで強度の問題があり、安全のため低い荷重の段階で一度ストップし設計変更を行った。最終的に年度末に改良型のセルを製作を開始した。次年度に製作後、加圧テストなどを引き続き行なう。
３．小型のダイヤモンドアンビル型圧力セルを使って、スピン三重項超伝導体UTe2の高圧下におけるx線回折実験をSPring-8で行なった。その結果、UTe2の圧力誘起構造相転移を発見した。
４．Eu化合物強磁性体EuRu2P2の詳細な圧力下物性測定、高圧下x線吸収測定を行い格子の異常に伴う、異常な磁気転移温度の圧力依存性や価数変化をとらえた。詳細な圧力―温度相図を作成した。
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| 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
フェルミ面を観測するための純良単結晶育成は無事に成功しており、今年度は常圧下において、詳細なドハース・ファンアルフェン測定、トルク測定、シュブニコフ・ドハース測定などを行い、ウラン化合物や希土類化合物の化合物のフェルミ面を明らかにすることができた。
高圧・低温下で角度回転可能な圧力セルの設計に関しては、試作機を用いての実験では強度の問題があることがわかり、この圧力セルの設計の改良を行なっているところである。また小型のダイヤモンドアンビルセルによる加圧実験を行い、到達圧力などを調べる過程で、スピン三重項超伝導体の圧力誘起構造相転移を発見した。圧力装置の制作や出張しての実験がコロナ感染症の拡大によりなかなか進まない部分もあった。次年度には、これらの遅れを挽回していきたい。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は、小型で角度回転可能な圧力セルの製作をできるだけ急いで行い、圧力下での量子振動や物性の角度依存性測定を早急に行う。製作したルビー蛍光の顕微分光装置での小型圧力セルの測圧のためのアタッチメントなどを製作し、加圧中のセル内の圧力を迅速に読み取れるようなシステムを立ち上げる。高圧下のdHvA振動の角度依存性測定を目指す。
具体的な対象物質としては、HgSe、スピン三重項超伝導体UTe2、UCuP2の量子臨界性の探索、EuRu2P2などのEu化合物を考えており、高圧下物性を明らかにしていく予定である。また、本研究の物質探索時に発見された新たなEu化合物の物性研究も並行して進めている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
圧力セルの強度の問題が生じたことによる設計変更、及びコロナ感染症拡大により出張実験や学会発表などがキャンセルされたため。
2021年度4-6月に超小型圧力セルの製作、加圧テストを行う。また2021年度5-9月に小型DACを用いた低温・高圧下x線解説実験などを行うことを計画している。また2021年4月から異動により所属が変わったため、研究環境の再整備などを行う必要があり計画自体に若干の遅れも予想される。
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