コバルト酸化物の超伝導相を分断する非超伝導相の起源

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20540354
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 小林 義明 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (60262846)
• 研究分担者: 佐藤 正俊 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (40092225)
• キーワード: コバルト酸化物 / 超伝導 / スピン一重項状態 / 核磁気共鳴 / 電荷秩序 / 核電気四重極共鳴 / 比熱 / ナトリウム秩序

研究概要

層状コバルト酸化物超伝導体の超伝導電子対がスピン三重項状態ではないかと我々以外の多くの研究グループが考えていた。これに対して我々はこの研究が始まるころから揺るぎのない実験結果を提出し、スピン一重項状態の電子対であることを確立してきた。また、この系で現れるいくつかの超伝導相が全て同じ超伝導状態であることを示し、それらの超伝導転移温度T_c以上の常伝導相が同じ電子状態にあることを明らかにした。さらにいくつかの超伝導相や、それらを隔てる非超伝導相を持つ試料全てを作成することに成功した。これらのコバルト核電気四重極共鳴の測定を行い、その共鳴周波数がこの系の相状態の変化をみる非常に良いパラメータであることがわかった。我々はこれを基に層状コバルト酸化物超伝導体の相図をまとめ上げた。非超伝導相は低温で磁気秩序状態に転移するものと考えられていたが、相転移の情報を得るのにすぐれた比熱、交流帯磁率の測定結果から、これが磁気秩序相への転移ではなく、電荷不均一な状態への転移であることを世界で初めて明らかにした。以上の結論により、この系の超伝導電子対が磁気ゆらぎにより形成されているというシナリオは大きく変更受けることとなった。現在、この見方はほぼ確立したものとなっている。超伝導示さないが同じ層状コバルト酸化物でコバルトと酸素からなる層の間に挟まったナトリウムイオンの秩序化による様々な電荷秩序状態は見つけられていることから、この系の電子状態を考える上で電荷秩序あるいは電荷不均一は重要なパラメータとなっていることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Superconducting transition temperature and the thickness of CoO_2 planes of Na_xCoO_2・yH_2O (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Moyoshi, Y.Kobayashi, Y.Yasui, M.Sato, K.Kakurai
  • 雑誌名: Solid State Sciences Vol. 12, Issue 5. ページ: 656-659
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Ru Doping on the Transport Behavior and Superconducting Transition Temperature of NdFeAsO_<0.89>F_<0.11> (2010)
  • 著者名/発表者名: S.C.Lee, E.Satomi, Y.Kobayashi, M.Sato
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 79 ページ: 023702(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Studies on Effects of Impurity Doping and NMR Measurements of La 1111 and/or Nd 1111 Fe-Pnictide Superconductors (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Sato, Y.Kobayashi, S.C.Lee, H.Takahashi, E.Satomi, Y.Miura
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 79 ページ: 014710(1-10)
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the non-superconducting state in the phase diagram of Na_xCoO_2・yH_2O (2009)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Sato, Yoshiaki Kobayashi, Taketo Moyoshi
  • 雑誌名: Physica C : Superconductivity Available online 27 November
  • 査読あり
• [雑誌論文] Studies on the superconducting state of Na_xCoO_2・yH_2O-Overview (2009)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Sato, Yoshiaki Kobayashi, Taketo Moyoshi
  • 雑誌名: Physica C : Superconductivity Available online 20 October
  • 査読あり
• [雑誌論文] Studies on Superconducting LaFe_<1-y>Co_yAsO_<1-x>F_x(x=0.11)-For the Understanding of the Superconducting Symmetry of Fe-Pnictides- (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Kobayashi, A.Kawabata, S.C.Lee, T.Moyoshi, M.Sato
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 78 ページ: 073704(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distinct Transport Behaviors of LaFe_<1-y>Co_yAsO_<1-x>F_x(x=0.11)between the Superconducting and Nonsuperconducting Metallic y Regions Divided by y～0.05 (2009)
  • 著者名/発表者名: S.C.Lee, A.Kawabata, T.Moyoshi, Y.Kobayashi, M.Sato
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Janan 78 ページ: 043703(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distinct physical behaviors of LaFe_<1-y>Co_yAsO_<0.89>F_<0.11> between the superconducting and nonsuperconducting metallic regions of y divided by y～0.05 (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Sato, Y.Kobayashi, S.C.Lee, H.Takahashi, T.Moyoshi
  • 雑誌名: Physica C : Superconductivity Available online 28 October
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMR studies on the superconducting symmetry of iron pnictide systems (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Kobayashi, S.C.Lee, H.Takahashi, T.Moyoshi, M.Sato
  • 雑誌名: Physica C : Superconductivity Available online 20 October
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic excitations of superconducting LaFeAsO_<0.89>F_<0.11> (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Moyoshi, S.C.Lee, S.Tatematsu, Y.Yasui, Y.Kobayashi, M.Sato, K.Kakurai
  • 雑誌名: Physica C : Superconductivity Available online 14 October
  • 査読あり
• [学会発表] Sr_2VO_3FeAsのNMR (2010)
  • 著者名/発表者名: 立松峻一、浅井晋一郎、里見恵梨佳、小林義明、佐藤正俊
  • 学会等名: 日本物理学会 第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学、岡山市
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] LaFeAsO_<0.89-x>F_<0.11+x>とLaFe_<1-y>Ru_yAsO_<0.89>F_<0.11>の超伝導転移温度と輸送特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小林義里、李尚哲、里見恵梨佳、佐藤正俊
  • 学会等名: 日本物理学会 第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学、岡山市
  • 年月日: 2010-03-23
• [学会発表] LaFe_<1-y>Ru_yAsO_<0.89>F_<0.11>の超伝導状態でのNMR 1/T_1-T曲線のx依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 里見恵梨佳、李尚哲、小林義明、佐藤正俊
  • 学会等名: 日本物理学会 第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学、岡山市
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] NdFe_<1-y>Ru_yAsO_<0.89>F_<0.11>の超伝導転移温度と輸送特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 李尚哲、里見恵梨佳、小林義明、佐藤正俊
  • 学会等名: 日本物理学会 第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学、岡山市
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 鉄プニクタイド系超伝導体のT_c-キャリア数相図と二つのT_c消失機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小林義明、李尚哲、高橋英史、里見恵梨佳、佐藤正俊
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学、熊本市
  • 年月日: 2009-09-28
• [学会発表] R(Fe, M)AsO_<1-x>F_x(R=La, Nd, M=Co, Mn, x=0.11) (2009)
  • 著者名/発表者名: 李尚哲、高橋英史、里見恵梨佳、小林義明、佐藤正俊
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学、熊本市
  • 年月日: 2009-09-28
• [学会発表] Ba(Fe_<0.9>Co_<0.1>)_2As_2の単結晶作成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 立松峻一、茂吉武人、安井幸夫、小林義明、佐藤正俊
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学、熊本市
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] LaFeAsO_<1-x>F_xのNMR-1/T_1の温度依存性と超伝導対称性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋英史、李尚哲、里見恵梨佳、小林義明、佐藤正俊
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学、熊本市
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] overdope域のLaFeAsO_<1-x>F_xのNMR (2009)
  • 著者名/発表者名: 里見恵梨佳、李尚哲、高橋英史、小林義明、佐藤正俊
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学、熊本市
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] LaFeAsO_<1-x>F_xのRietveld構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 三浦陽子、李尚哲、高橋英史、小林義明、佐藤正俊
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学、熊本市
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] On the non-superconducting state in the phase diagram of Na_xCoO_2・yH_2O (2009)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Sato, Yoshiaki Kobayashi, Taketo Moyoshi
  • 学会等名: The 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity(M2S-IX)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel, Shinnjuku-ku, Tokyo
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] Distinct physical behaviors of LaFe_<1-y>Co_yAsO_<0.89>F_<0.11> between the superconducting and nonsuperconducting metallic regions of y divided by y～0.05 (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Sato, Y.Kobayashi, S.C.Lee, H.Takahashi, T.Moyoshi
  • 学会等名: The 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity(M2S-IX)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel, Shinnjuku-ku, Tokyo
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] NMR studies on the superconducting symmetry of iron pnictide systems (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Kobayashi, S.C.Lee, H.Takahashi, T.Moyoshi, M.Sato
  • 学会等名: The 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity(M2S-IX)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel, Shinnjuku-ku, Tokyo
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] Magnetic excitations of superconducting LaFeAsO_<0.89>F_<0.11> (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Moyoshi, S.C.Lee, S.Tatematsu, Y.Yasui, Y.Kobayashi, M.Sato, K.Kakurai
  • 学会等名: The 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity(M2S-IX)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel, Shinnjuku-ku, Tokyo
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] Studies on the superconducting state of Na_xCoO_2・yH_2O-Overview (2009)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Sato, Yoshiaki Kobayashi, Taketo Moyoshi
  • 学会等名: The 9th International Conference on Materials and Mechanisms of Superconductivity(M2S-IX)
  • 発表場所: Keio Plaza Hotel, Shinnjuku-ku, Tokyo
  • 年月日: 2009-09-08