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2021 年度 実績報告書

高速抵抗測定でプローブする遍歴電子系の超強磁場物性

研究課題

研究課題/領域番号 20K20892
研究機関東京大学

研究代表者

小濱 芳允  東京大学, 物性研究所, 准教授 (90447524)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
キーワード1000T / 電気抵抗測定 / 超伝導 / 半金属 / インピーダンス / 熱測定
研究実績の概要

『磁場』は電子に直接作用するため、全ての物質で何らかの磁場効果が観測される。磁場効果が顕著な物質では、ノーベル物理学賞で知られる量子ホール効果のような、美しい物理が現れる。磁場下での物理現象の多様さには驚かされるが、超伝導磁石のような一般的な磁場発生装置は『20テスラ程度の低磁場』しか調査できない。より強磁場下での探索的研究は、磁場効果が小さな、しかし広範な物質群において必須である。このような状況で、『1000テスラ級の超強磁場が発生可能』となったが、金属物性をプローブする『トランスポート物理量の測定手法は未確立』であった。そこで本研究で電気抵抗測定手法を開発し、1000テスラ級磁場下での研究基盤を固める。
2021年度は、本研究の主目的である『1.新しい電気抵抗の測定手法の開発・発展』を進めた。これに加え、『2.薄膜温度計を使った超強磁場領域での熱測定や超音波物性測定の開発』など、電気抵抗以外にも多種多様な装置開発を進めた。そして『3.グラファイト、高温超電導体、ビスマスなど多岐に渡るサンプルで実験』を進めた。
1の電気抵抗測定手法の開発については、2020年3月に報告した測定手法をベースに、改良と成熟を行った。ここではインピーダンスマッチングを利用した100~500MHz帯域での抵抗測定手法を確立した。これに加え、2で述べた電気抵抗以外の測定技術も開発した。1000テスラ級超強磁場下での物性物理を展開する新技術を獲得した。
3の複数サンプルにおける実験では、パルス磁場下での発熱を完全にゼロにすることはできなかった。しかし幾つかのサンプルでは新しい知見を得ることができ、論文の調整を進めている。今後の更なる発展が期待できる。
これらの成果から、~1000テスラ級超強磁場での遍歴電子系科学を推進する土台を作り上げたと評価した。

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 11件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Los Alamos National Laboratory/National High Magnetic Field Laboratory(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Los Alamos National Laboratory/National High Magnetic Field Laboratory
  • [国際共同研究] University of Nottingham(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Nottingham
  • [国際共同研究] Beijing National Laboratory/Huazhong University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Beijing National Laboratory/Huazhong University
  • [国際共同研究] HLD-EMFL/University of Augsburg/Max Planck Institute(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      HLD-EMFL/University of Augsburg/Max Planck Institute
    • 他の機関数
      3
  • [国際共同研究] Institut Neel/Universite Grenoble Alpes/CEA(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Institut Neel/Universite Grenoble Alpes/CEA
    • 他の機関数
      4
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      8
  • [雑誌論文] Emergence of Frustrated Short-Range Order above Long-Range Order in the S = 1/2 Kagome Antiferromagnet CaCu3(OD)6Cl20.6D2O2021

    • 著者名/発表者名
      Ihara Yoshihiko、Matsui Kazuki、Kohama Yoshimitsu、Luther Sven、Opherden Daryna、Wosnitza Jochen、Kuhne Hannes、Yoshida Hiroyuki K.
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 90 ページ: 023703~023703

    • DOI

      10.7566/JPSJ.90.023703

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Compact megajoule-class pulsed power supply for generating long-pulsed magnetic fields2021

    • 著者名/発表者名
      Matsui Kazuki、Kanda Tomoki、Ihara Yoshihiko、Kindo Koichi、Kohama Yoshimitsu
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 92 ページ: 024711~024711

    • DOI

      10.1063/5.0032895

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Higher magnetic-field generation by a mass-loaded single-turn coil2021

    • 著者名/発表者名
      Gen M.、Ikeda A.、Kawachi S.、Shitaokoshi T.、Matsuda Y. H.、Kohama Y.、Nomura T.
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 92 ページ: 033902~033902

    • DOI

      10.1063/5.0038732

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wide Critical Fluctuations of the Field-Induced Phase Transition in Graphite2021

    • 著者名/発表者名
      Marcenat Christophe、Klein Thierry、LeBoeuf David、Jaoui Alexandre、Seyfarth Gabriel、Kacmarcik Jozef、Kohama Yoshimitsu、Cercellier Herve、Aubin Herve、Behnia Kamran、Fauque Benoit
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 126 ページ: 106801-1~6

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.126.106801

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High-field phase diagram of Ni3V2O8 studied by specific heat and magnetocaloric effect measurements2021

    • 著者名/発表者名
      Dong C、Kohama Y、He Z Z、Han X T、Sato K、Matsuo A、Kindo K、Yang M、Wang J F
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 33 ページ: 205402~205402

    • DOI

      10.1088/1361-648x/abe515

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High-resolution calorimetry in pulsed magnetic fields2021

    • 著者名/発表者名
      Imajo Shusaku、Dong Chao、Matsuo Akira、Kindo Koichi、Kohama Yoshimitsu
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 92 ページ: 043901~043901

    • DOI

      10.1063/5.0040655

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Revealing three-dimensional quantum criticality by Sr substitution in Han purple2021

    • 著者名/発表者名
      Allenspach Stephan、Puphal Pascal、Link Joosep、Heinmaa Ivo、Pomjakushina Ekaterina、Krellner Cornelius、Lass Jakob、Tucker Gregory S.、Niedermayer Christof、Imajo Shusaku、Kohama Yoshimitsu、et al.,
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3 ページ: 023177-1~18

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.3.023177

    • 査読あり / オープンアクセス / 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
  • [雑誌論文] Normal state specific heat in the cuprate superconductors La2-xSrxCuO4 and Bi2+ySr2-x-yLaxCuO6+δ near the critical point of the pseudogap phase2021

    • 著者名/発表者名
      Girod C.、LeBoeuf D.、Demuer A.、Seyfarth G.、Imajo S.、Kindo K.、Kohama Y.、Lizaire M.、Legros A.、Gourgout A.、Takagi H.、Kurosawa T.、Oda M.、Momono N.、Chang J.、Ono S.、Zheng G.-q.、Marcenat C.、Taillefer L.、Klein T.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 ページ: 214506-1~-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.214506

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Extraordinary π-electron superconductivity emerging from a quantum spin liquid2021

    • 著者名/発表者名
      Imajo S.、Sugiura S.、Akutsu H.、Kohama Y.、Isono T.、Terashima T.、Kindo K.、Uji S.、Nakazawa Y.
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 3 ページ: 033026-1~-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.3.033026

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Combination of optical transitions of polarons with Rashba effect in methylammonium lead trihalide perovskites under high magnetic fields2021

    • 著者名/発表者名
      Shin Y. H.、Choi Halim、Park C.、Park D.、Jeong M. S.、Nojiri H.、Yang Z.、Kohama Y.、Kim Yongmin
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 104 ページ: 035205-1~-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.104.035205

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Heavy carrier effective masses in van der Waals semiconductor Sn(SeS) revealed by high magnetic fields up to 150 T2021

    • 著者名/発表者名
      Yang Zhuo、Wang Xueting、Felton James、Kudrynskyi Zakhar、Gen Masaki、Nomura Toshihiro、Wang Xinjiang、Eaves Laurence、Kovalyuk Zakhar D.、Kohama Yoshimitsu、Zhang Lijun、Patane Amalia
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 104 ページ: 085206-1~-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.104.085206

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tunable Berry curvature and transport crossover in topological Dirac semimetal KZnBi2021

    • 著者名/発表者名
      Song Junseong、Park Byung Cheol、Sim Kyung Ik、Bang Joonho、Kim Sunghun、Yang Zhuo、Kohama Yoshimitsu、Kim Yeongkwan、Kim Sung Wng
    • 雑誌名

      npj Quantum Materials

      巻: 6 ページ: 77-1~-6

    • DOI

      10.1038/s41535-021-00378-7

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonreciprocal Directional Dichroism in a Magnetic-Field-Induced Ferroelectric Phase of Pb(TiO)Cu4(PO4)42021

    • 著者名/発表者名
      Katsuyoshi Tsukasa、Kimura Kenta、Yang Zhuo、Kato Yasuyuki、Kimura Shojiro、Motome Yukitoshi、Kohama Yoshimitsu、Kimura Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 90 ページ: 123701-1~-5

    • DOI

      10.7566/JPSJ.90.123701

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nuclear magnetic resonance measurements in dynamically controlled field pulse2021

    • 著者名/発表者名
      Ihara Y.、Hayashi K.、Kanda T.、Matsui K.、Kindo K.、Kohama Y.
    • 雑誌名

      Review of Scientific Instruments

      巻: 92 ページ: 114709~114709

    • DOI

      10.1063/5.0067821

    • 査読あり / 国際共著
  • [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: 224423-0~-10

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.104.224423

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 電気二重層キャパシタの大電流放電による強磁場発生2022

    • 著者名/発表者名
      小濱芳允
    • 学会等名
      第1回キャパシタ技術委員会
    • 招待講演
  • [学会発表] Entropy near the magnetization plateau of SrCu2(BO3)22021

    • 著者名/発表者名
      Yoshimitsu Kohama
    • 学会等名
      The International Workshop on Quantum Magnets in Extreme Conditions
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 強磁場下におけるスピンネマティック候補物質の探索的研究2021

    • 著者名/発表者名
      小濱芳允
    • 学会等名
      第135回フロンティア材料研究所講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] ロングパルスを利用した物性研究の現状とこれからの展望2021

    • 著者名/発表者名
      小濱芳允
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 電気二重層キャパシタを用いた強磁場発生と将来展望2021

    • 著者名/発表者名
      小濱芳允
    • 学会等名
      第98回キャパシタフォーラム
    • 招待講演
  • [備考] 物性研究所・小濱研究室ホームページ

    • URL

      https://www.issp.u-tokyo.ac.jp/maincontents/organization/labs/kohama_group.html

  • [備考] 小濱研究室ホームページ

    • URL

      https://ykohama.issp.u-tokyo.ac.jp/publication.html

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公開日: 2022-12-28  

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