研究課題
本研究では、エキゾチック超伝導体CeCoIn5が示す異常な超伝導物性「磁気変調を伴う超伝導相(Q相)」や「レゾナンスピーク」の機構と、それらに対する量子臨界揺らぎの役割を解明するため、CeCoIn5のZnイオンおよびNiイオン置換系に対して巨視・微視的研究を行っている。特に、イオン置換量を制御することによって、磁気秩序や非フェルミ液体状態の性質と異常超伝導状態の相関を明らかにし、量子臨界現象がもたらす異常な超伝導物性の発現に関して包括的な理解を目指している。前年度は、Znイオン置換系における磁場誘起反強磁性相と、その量子臨界揺らぎを極低温下の比熱や磁化を通じて観測することに成功したので、今年度はそれらのデータに基づき比熱のスケーリング解析に関する詳細な分析を完了した。その結果、CeCoIn5でみられる磁場誘起量子臨界揺らぎの起源が、Znイオン置換系で見出した磁場誘起反強磁性相の秩序変数であることを明らかにし、この成果を学術誌論文として公表した。また、共同研究者と進めている核磁気共鳴やミュオンスピン緩和、角度分解光電子分光などの先端的微視測定においても重要な成果を得ており、特に、国際共同研究での核磁気共鳴実験によって得られた、Znイオン置換系でのナノスケール不均一反強磁性秩序の発現に関する成果を学術誌論文として公表した。さらに、NiおよびZnイオン置換系に関しては中性子散乱実験を実行し、磁気秩序相およびその揺らぎを観測することによって、量子臨界現象に関係する微視情報を得ることに成功した。
2: おおむね順調に進展している
本年度は、CeCoIn5の様々な異常超伝導物性の起源やそれと量子スピン揺らぎとの関係性を理解するために、ZnおよびNiイオン置換系における量子臨界揺らぎの研究を展開することができ、それらに関する重要な知見を2編の学術誌論文として公表することができた。また、国内外の共同研究者とともに、上記の系の微視測定を強力に進めることができた。これらの結果をもとに、現在、さらに複数の論文を国際学術誌に投稿する準備中である。さらに、次年度以降に行うべき課題が明確になり、CeCoIn5の様々な異常物性の起源や量子スピン揺らぎとの関係性の包括的な理解に向け、推進できる状況にある。
今後の研究計画として、まずZn置換系に関しては、磁気秩序と超伝導秩序の相関に関する微視的な知見を得るために、量子臨界点近傍での中性子散乱などの微視測定を予定しており、必要なビームタイムを得ている。また、共同研究者とともにミュオンスピン緩和や核磁気共鳴実験、角度分解光電子分光実験を引き続き行っていく。Ni置換系に関しては、今年度発見した超伝導臨界磁場近傍における伝導異常をより確かにする追加実験を行い、早急に成果を公表していく。これらの実験結果を得ることによって、本課題の目標であるCeCoIn5の様々な異常物性の起源に対する包括的な理解を目指していく。
すべて 2022 2021 その他
すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)
Physical Review B
巻: 105 ページ: 054515-1-9
10.1103/PhysRevB.105.054515
巻: 104 ページ: 085106-1-12
10.1103/PhysRevB.104.085106
http://ltphys.sci.ibaraki.ac.jp/activity-CeCoIn5-Zn-scaling.htm
