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2021 年度 実施状況報告書

100テスラ級超強磁場下における超音波物性測定

研究課題

研究課題/領域番号 20K14403
研究機関東京大学

研究代表者

野村 肇宏  東京大学, 物性研究所, 助教 (20845987)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード超強磁場 / 超音波 / 液体酸素 / 量子スピン
研究実績の概要

初年度に開発した手法に関する論文を執筆し、Rev. Sci. Instrum.誌に掲載することができた。出版した論文ではMnCr2S4, green dioptase, 液体酸素の超音波測定の結果を報告した。これは100T以上の超強磁場領域で超音波物性測定に成功した最初の論文である。また液体酸素に関しては超強磁場物性を議論した論文をPhys. Rev. B誌に掲載することができた。ここでは複数の測定手法を用いた実験結果を報告しており、本申請で開発された手法は大きなウエイトを担っている。本研究のメインターゲットの一つであった、磁場誘起液体ー液体相転移の観測には至らなかったものの、酸素という純物質の音波物性を超強磁場領域まで報告できたことは大きな意味がある。
本年度はこの測定手法を用いて、2次元量子スピン磁性体SrCu2(BO3)2の超音波物性を150Tまで測定することに成功した。得られた測定結果は過去の磁化・超音波測定の結果とおおよそ良い一致を示しながら、140T付近で飽和磁場に対応する異常を示した。また飽和磁場近傍にいくつかの磁気転移に対応する異常を観測することに成功した。この物質における物性を飽和磁場まで測定したのは本研究が最初である。得られた実験結果に関して、現在スイス・オランダの理論研究グループと議論を進めているが、理論計算との合致もおおむね良好である。共著者との議論が収束次第、論文の執筆を進める予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

初年度の技術開発を踏まえ、実際にいくつかの物質における物性測定に成功した。論文執筆も並行して進んでおり、おおむね順調といえる。

今後の研究の推進方策

研究開始当初に予定していた対象物質は全て測定が終了した。今後は外部ユーザーを含め、より広範な物質において測定を拡張していくよていである。

次年度使用額が生じた理由

コロナウイルスの影響により学会がオンライン開催となり、交通費や宿泊費が削減されたため。この予算は次年度に繰り越し、物品購入費として有効活用する。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Physical properties of liquid oxygen under ultrahigh magnetic fields2021

    • 著者名/発表者名
      Nomura T.、Ikeda A.、Gen M.、Matsuo A.、Kindo K.、Kohama Y.、Matsuda Y. H.、Zherlitsyn S.、Wosnitza J.、Tsuda H.、Kobayashi T. C.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 104 ページ: 224423

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.104.224423

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultrasound measurement technique for the single-turn-coil magnets2021

    • 著者名/発表者名
      Nomura T.、Hauspurg A.、Gorbunov D. I.、Miyata A.、Schulze E.、Zvyagin S. A.、Tsurkan V.、Matsuda Y. H.、Kohama Y.、Zherlitsyn S.
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 92 ページ: 063902~063902

    • DOI

      10.1063/5.0045209

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Quest for a Magnetic-field-induced Liquid-liquid Transition of Oxygen by Ultrasound Measurements in Megagauss Region2021

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Nomura
    • 学会等名
      1st Asia-Pacific Conference on Condensed Matter Physics 2021(AC2MP2021)
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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