重い電子化合物の新奇超伝導状態の解明

2010 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 20224008
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 松田 祐司 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (50199816)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 重い電子 / 人工超格子 / 新奇超伝導

研究概要

f電子を持つCeなどの希土類元素やUなどのアクチノイド元素を含む金属間化合物では、f電子と伝導電子の近藤効果による混成のために狭いバンドが形成され、電子の有効質量が自由電子の100倍以上重くなったいわゆる「重い電子状態」が実現される。このような系で超伝導電子対が形成されると、強いクーロン斥力のため通常の超伝導とは異なる対称性を持った異方的な超伝導状態が実現する。実際、重い電子系化合物では、これまでに異常な超伝導相が発見されており、その超伝導状態は多種多様で想像していたものよりもはるかに興味あるものとなっている事が明らかになってきた。さらにその超伝導状態はいわゆる磁気的秩序状態(量子臨界点)近傍で生じることが多く、超伝導の舞台となるノーマル状態も従来のフェルミ液体とは大きく異なる振る舞いを示すこともわかってきている。
本研究の目的は、上述した超伝導状態を解明するために、これまでに前例のない重い電子系の人工超格子を作製して新奇超伝導状態を創出すること、さらに従来の実験手法の分解能を上げるだけでなく新しい実験手法を開発し、様々な新奇超伝導状態やノーマル状態における異常な電気的、磁気的状態を解明することである。

研究成果

• [雑誌論文] Rotational Symmetry Breaking in the Hidden-Order Phase of URu_2Si_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: R. Okazaki, T. Shibauchi, H.J. Shi, Y. Haga, T.D. Matsuda, E. Yamamoto, Y. Onuki, H. Ikeda, Y. Matsuda
  • 雑誌名: Science 331 ページ: 439-442
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Mobile Gapless Excitations in a Two-Dimensional Candidate Quantum Spin Liquid (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Yamashita, N. Nakata, Y. Senshu, M. Nagata, H.M. Yamamoto, R. Kato, T. Shibauchi, Y. Matsuda
  • 雑誌名: Science 328 ページ: 1246-1248
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tuning the Dimensionality of the Heavy Fermion Compound CeIn_3 (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Shishido, T. Shibauchi, K. Yasu, H. Kontani, T. Terashima, Y. Matsuda
  • 雑誌名: Science 327 ページ: 980-983
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic Magnetic Fluctuations in the Ferromagnetic Superconductor UCoGe Studied by Direction-Dependent ^<59>Co NMR Measurements (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Ihara, T. Hattori, K. Ishida, Y. Nakai, E. Osaki, K. Deguchi, N.K. Sato, I. Satoh
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microwave Penetration Depth and Quasiparticle Conductivity of PrFeAsO_<1-y> Single Crystals : Evidence for a Full-Gap Superconductor (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Hashimoto, T. Shibauchi, T. Kato, K. Ikada, R. Okazaki, H. Shishido, M. Ishikado, H. Kito, A. Iyo, H. Eisaki, S. Shamoto, Y. Matsuda
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 102 ページ: 017002
  • 査読あり
• [学会発表] Determining gap nodal structure in isovalent doped BaFe_2(As_<1-x>P_x)_)2 "Summary talk" (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuji Matsuda(Organizer)
  • 学会等名: Iron-based superconductors
  • 発表場所: Santa Barbara, California, USA
  • 年月日: 20110109-20110121
• [学会発表] Evolution of transport properties, Fermi surface, magnetic properties and superconducting gap structure of BaFe_2(As_<1-x>P_x)_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuji Matsuda
  • 学会等名: Workshop on Emergent Quantum States in Complex Correlated Matter
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 20100823-20100827
• [学会発表] Elementary Excitations of Two-Dimensional Quantum Spin Liquid (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuji Matsuda
  • 学会等名: Workshop on Principles and Design of Strongly Correlated Electronic Systems
  • 発表場所: Trieste, Italy
  • 年月日: 20100808-20100813
• [学会発表] Two-Dimensional Confinement of Heavy Fermion in Artificial Superlattice (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuji Matsuda
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: Santa Fe, New Mexico, USA
  • 年月日: 20100627-20100702
• [学会発表] Heavy Fermions in Flatland (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuji Matsuda
  • 学会等名: International Workshop on Superconductivity in Reduced Dimensions
  • 発表場所: Salzburg, Austria
  • 年月日: 20100504-20100508
• [学会発表] Quantum Critical Phenomena and Unconventional Superconductivity in Fe-pnictides (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuji Matsuda
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting
  • 発表場所: Portland, Oregon, USA
  • 年月日: 20100315-20100318