100テスラ級超強磁場下における超音波物性測定

2022 年度 実績報告書

• 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 / 非相反 / 量子スピン

研究実績の概要

二次元量子スピン物質SrCu2(BO3)2の超強磁場下における超音波物性に関する実験結果を投稿論文として投稿した。理論的なサポートはオランダとスイスのグループとの共同研究によって行なった。またレビュープロセスでのコメントに回答するために追加実験を行い、実験結果の再現性を確認した。論文は現在レビュー中である。
他にもGdRu2Si2における超音波測定を行い、これまでに報告されていた相図に加えて新たに2つの磁気相を発見した。これをGdRu2Ge2の相図と比較することでスキルミオン相の出現機構について議論する予定である。論文は現在準備中である。
本研究課題に関連した研究成果として、カイラル分子性強誘電体BINOL2DMSOの超音波測定結果を報告した（J. Phys. Soc. Jpn. 2022、Editors' Choice）。また、パルス磁場中における超音波測定技術に関するレビュー論文を報告した（J. Appl. Phys. 2022）。また、有機超伝導体におけるFFLO状態の弾性定数の異方性を超音波測定から明らかにした（Nat. Commun. 2022）。また、SrCu2(BO3)2の低温強磁場下超音波測定を行い、磁化プラトー前に出現する特異な磁気状態を明らかにした（Phys. Rev. Lett. 2022）。また、カイラル磁性体Co9Zn9Mn2における超音波測定から、室温付近まで維持されるフォノンの非相反物性を報告した（Phys. Rev. Lett. 2023, accepted）。
本研究で開発した実験手法は多彩な物質に応用可能であり、今後も持続的な研究成果が期待される。

研究成果

• [国際共同研究] HLD-HZDR(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: HLD-HZDR
• [国際共同研究] Univ. of Amsterdam(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: Univ. of Amsterdam
• [国際共同研究] EPFL(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: EPFL
• [国際共同研究] CNRS/CEA(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: CNRS/CEA
• [雑誌論文] Quantum oscillations in the centrosymmetric skyrmion-hosting magnet GdRu2Si2 (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsuyama N.、Nomura T.、Imajo S.、Nomoto T.、Arita R.、Sudo K.、Kimata M.、Khanh N. D.、Takagi R.、Tokura Y.、Seki S.、Kindo K.、Kohama Y.
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 107 ページ: 104421
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.107.104421
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-mobility two-dimensional carriers from surface Fermi arcs in magnetic Weyl semimetal films (2022)
  • 著者名/発表者名: Kaneta-Takada Shingo、Wakabayashi Yuki K.、Krockenberger Yoshiharu、Nomura Toshihiro、Kohama Yoshimitsu、Nikolaev Sergey A.、Das Hena、Irie Hiroshi、Takiguchi Kosuke、Ohya Shinobu、Tanaka Masaaki、Taniyasu Yoshitaka、Yamamoto Hideki
  • 雑誌名: npj Quantum Materials 巻: 7 ページ: 102
  • DOI: 10.1038/s41535-022-00511-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Emergent anisotropy in the Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov state (2022)
  • 著者名/発表者名: Imajo Shusaku、Nomura Toshihiro、Kohama Yoshimitsu、Kindo Koichi
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: 5590
  • DOI: 10.1038/s41467-022-33354-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Magnetically Hidden State on the Ground Floor of the Magnetic Devil’s Staircase (2022)
  • 著者名/発表者名: Imajo S.、Matsuyama N.、Nomura T.、Kihara T.、Nakamura S.、Marcenat C.、Klein T.、Seyfarth G.、Zhong C.、Kageyama H.、Kindo K.、Momoi T.、Kohama Y.
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 129 ページ: 147201
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.147201
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Shastry-Sutherland Compound SrCu2(BO3)2 Studied up to the Saturation Magnetic Field (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Nomura, P. Corboz, A. Miyata, S. Zherlitsyn, Y. Ishii, Y. Kohama, Y. H. Matsuda, A. Ikeda, C. Zhong, H. Kageyama, F. Mila
  • 雑誌名: arxiv 巻: 2209 ページ: 07652
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ferroelectric Transition of a Chiral Molecular Crystal BINOL2DMSO (2022)
  • 著者名/発表者名: Nomura Toshihiro、Yajima Takeshi、Yang Zhuo、Kurihara Ryosuke、Ishii Yuto、Tokunaga Masashi、Matsuda Yasuhiro H.、Kohama Yoshimitsu、Kimura Kenta、Kimura Tsuyoshi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 91 ページ: 064702
  • DOI: 10.7566/JPSJ.91.064702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solid and Liquid Oxygen under Ultrahigh Magnetic Fields (2022)
  • 著者名/発表者名: Nomura Toshihiro、Matsuda Yasuhiro H.、Kobayashi Tatsuo C.
  • 雑誌名: Oxygen 巻: 2 ページ: 152～163
  • DOI: 10.3390/oxygen2020013
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Time-resolved measurements in pulsed magnetic fields (2022)
  • 著者名/発表者名: Kohama Yoshimitsu、Nomura Toshihiro、Zherlitsyn Sergei、Ihara Yoshihiko
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 132 ページ: 070903～070903
  • DOI: 10.1063/5.0093985
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] カイラル強磁性体Co9Zn9Mn2におけるフォノンの非相反物性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 野村肇宏
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 酸素の超強磁場物性に関する研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 野村肇宏
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 直交ダイマー系物質SrCu2(BO3)2の飽和磁場までの格子物性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 野村肇宏
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] Acoustic properties of SrCu2(BO3)2 up to the saturation magnetic fields (2022)
  • 著者名/発表者名: T. Nomura
  • 学会等名: HFM2022
  • 国際学会
• [図書] 固体物理 (2023)
  • 著者名/発表者名: 野村肇宏
  • 総ページ数: -
  • 出版者: アグネ技術センター
• [備考] 「磁気的な悪魔の階段」の手前に「隠れた状態」を発見
  • URL: https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=16660
• [備考] 新しいカイラル有機強誘電体の発見
  • URL: https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=15824
• [備考] 強磁場中でも生き残る空間的に変調した超伝導を有機物中で発見
  • URL: https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=16626
• [備考] 室温付近まで維持される音波の非相反物性の発見
  • URL: https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/news2.html?pid=18369