| 研究課題/領域番号 |
19K21840
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
本多 史憲 九州大学, アイソトープ統合安全管理センター(伊都地区), 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, 分光推進室, 主幹研究員 (40393318)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2023-03-31
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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 / 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は強相関電子系研究の醍醐味である。圧力は物質の原子間距離の変化を通して、相互作用を制御し新しい物性を生み出す手段として活用されている。圧力誘起による超伝導、重い電子状態、磁性などはその代表例でありこのような量子臨界現象の微視的側面が注目されている。本研究課題では、小型の圧力装置を設計・開発し、このセルを用いて圧力誘起量子臨界現象の解明を行うことを目指している。今年度の研究実績は以下の通りである.
１．スピン三重項超伝導体UTe2の純良単結晶育成を行った。
２．市販の磁化測定装置(MPMS)で使用する小型ピストンシリンダ型圧力セルを設計・製作し加圧テストを行い、設計の目標値である1.7 GPaをかろうじて超える圧力を発生することに成功した。さらに、UTe2の圧力下磁気測定を行い、圧力下における詳細な磁場―温度相図、圧力誘起超伝導相などを明らかにした。
３．角度回転可能な小型の圧力セルの開発を進めている。いくつかの改良を経て2 GPaまでの圧力発生を確認した。
４．小型のダイヤモンド型圧力セルを使って、スピン三重項超伝導体UTe2の低温・高圧下におけるx線回折実験をSPring-8で行なった。低温におけるUTe2の圧縮率や結晶構造の安定性を調べた。
５．新しいEu化合物EuPt3Al5の純良単結晶を育成し、詳細な圧力下物性測定などを行い、圧力誘起によるシャープな価数クロスオーバーを観測した。なお、存在が報告されていたCePt3Al5に加え、新規化合物RPt3Al5(R=La, Pr, Nd, U)の育成に成功し、物性測定を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2021年4月に前職の東北大学金属材料研究所より九州大学アイソトープ統合安全管理センターへ異動した。九州大学において研究環境を整えながら、東北大学金属材料研究所へも客員教授として兼務を行い本研究課題を遂行している。試料育成や圧力効果測定については順調に進めているが、圧力装置の開発やテストは比較的長い時間継続して実験・試行を行う必要があるため、新型コロナウィルス感染症の拡大などによる出張の制限等により思うように進まない部分があった。2022年度は九州大学においても研究環境の整備を進めて行く。
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| 今後の研究の推進方策 |
圧力セルの実用化を進め、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いたい。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整備し、加圧中のセル内の圧力、また低温で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。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、RPt3Al5などの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 |
2021年4月から異動により所属大学が変わったため、研究環境の再整備などを行う必要があり計画変更が必要となった。また新型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、2022年度においては圧力セルの改良、低温装置用のアタッチメントなどのための消耗品の購入を計画している。また情報収集や成果発表のための学会参加費などにも使用する予定である。
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