| 研究課題/領域番号 |
20KK0061
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
徳永 陽 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (00354902)
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| 研究分担者 |
青木 大 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30359541)
常盤 欣文 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 副主任研究員 (30737458)
北川 俊作 京都大学, 理学研究科, 助教 (50722211)
藤森 伸一 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (70343936)
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| 研究期間 (年度) |
2020-10-27 – 2026-03-31
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| キーワード | スピン三重項超伝導 / ウラン化合物 / 強磁性超伝導 |
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| 研究実績の概要 |
核燃料としての応用が知られるウランは, 次世代超伝導の基礎研究においても極めて重要な戦略元素である. ウランを含む化合物では, 強磁性超伝導, 磁場誘起超伝導, 超伝導多重相など, 新奇な超伝導現象が次々と発見されており, その背景には従来の超伝導とは異なる, スピン三重項超伝導という新しい超伝導の物理が広がっている. 本研究は試料の相互提供を軸とした新たな共同研究の枠組みを確立することで, スピン三重項超伝導の機構解明に向けた国際研究を加速させることを目的としている. 研究の実施においては, 特にウラン系超伝導体URhGe, UCoGe, UTe2に焦点を当て, スピン三重項超伝導に起因した新奇超伝導現象について, その起源となる電子状態の特徴を多角的プローブを用いて微視的観点から探っている.
研究の2年目となる令和3年度は, 新しいスピン三重項超伝導体UTe2の超伝導機構の解明が大きく進んだ. UTe2の超伝導は従来の超伝導体にはない特性を数多く持ち, さらに次世代量子コンピュータの開発にも繋がるトポロジカル超伝導体の有力候補として大きな注目を集めている. 本年度の顕著な成果としては, UTe2の低温で発達する遅い電子揺らぎの発見, 臨界圧力近傍における磁場誘起超伝導の発見, 単結晶育成条件の違いに起因するウラン欠損の同定等があげられる. 令和3年度はさらに海外での高磁場施設での強磁場実験の予備実験として, 東北大学の強磁場施設を用いて24テスラまでの測定を行った. b軸磁場方向における特徴的な超伝導相図を明らかにするとともに, a軸磁場のスピン磁化率の測定を行うことで, UTe2の超伝導スピン状態が群論の既約表現B_3uに属することを決定した.
以上の成果を複数の原著論文として出版し, さらに国際共著論文としてUTe2の最新研究に関するレビュー論文を出版した.
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| 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
新型コロナウイルス感染症の感染拡大の影響により, 海外の研究施設を利用した実験の実施は困難な状況にあったが, 研究代表者及び分担者が連携し, 国内の実験施設を戦略的に活用することで, 研究を効率的に進めることが出来た. 強磁場実験に関しては24テスラまでの予備実験を, 東北大学金属材料研究所の強磁場施設で実施した. これにより, 今後より高磁場での実験を, 海外施設を用いて効率的に実施することが出来る. また海外実験で用いる純良単結晶育成も, 現地の研究協力者の協力のもと順調に進んでいる. 海外の共同研究先とオンラインで複数回ミーティングを行い, 研究状況に関して綿密な情報交換を行うと共に, 国際共著論文の執筆(レビュー論文を含む)も行った.
以上の通り, ほぼ当初の計画通り研究は進捗しているため, おおむね順調に進展している。と判断する.
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| 今後の研究の推進方策 |
新型コロナウイルス感染症の感染拡大の影響により, 現在は研究者の国際的な移動が困難となっているが, 海外の先端研究施設(LNCMI, CEA等)は稼働を続けており, 外部ユーザーも受け入れている. 令和4年度内には日本から現地に渡航し, 実験することも可能になると考えられる. 渡航が可能になり次第, 研究代表者及び研究分担者が現地に赴き, UTe2の単結晶育成とNMR等の物性測定を行う.
国内での研究についてはこれまで通り, 東北大強磁場施設やSPring-8等を最大限に活用して研究を行う. 特に強磁場下の磁場誘起超伝導の発現機構の解明を, NMR等の微視的測定手法によって明らかにする. またUTe2単結晶の更なる純良化も進める. スピン三重項超伝導の総括的な理解を進めるため, UTe2以外のスピン三重項超伝導体URhGe, UCoGe等についても研究を進めていく.
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルス感染症の感染拡大の影響により, 令和3年度に予定していた海外施設における共同実験が延期になったこと及び共同実験の進捗状況に合わせて, 予定していた物品の購入を次年度以降に延期したことから, 支出額が予定よりも少額となり, 次年度使用額が生じた. 次年度使用額は次年度分研究費と合わせて, 海外施設における共同実験に係る費用や実験用の物品の購入に係る費用等として使用する.
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