• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2021 年度 実施状況報告書

NMR測定からアプローチするディラック電子の特異な反磁性と磁場下の電子状態

研究課題

研究課題/領域番号 21K03450
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

中井 祐介  兵庫県立大学, 理学研究科, 准教授 (90596842)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード核磁気共鳴 / NMR / Dirac電子
研究実績の概要

圧力下の黒リンのバンド構造の変化に関する情報を得るために、半導体・半金属転移点の近傍の圧力下において低温・強磁場まで31P-NMR(核磁気共鳴)測定を行った。この圧力下の高温領域では、磁場依存性を考慮しない第一原理計算で求められたエネルギーバンドの圧力依存性(圧力印加とともに電子状態密度は増加する)から期待される振る舞いと矛盾しないNMR緩和率を示す一方、低温領域では十分半金属相に相当する圧力領域でのNMR緩和率よりも大きな値を示すことがわかった。この結果は、キャリア数の違いおよびディラック電子系特有のゼロモードランダウ準位と関係している可能性が挙げられる。さらに、24 TまでのNMR緩和率の磁場依存性測定も行った結果、半導体・半金属転移点の近傍では十分に半金属相になっている圧力領域よりもNMR緩和率の磁場依存性が抑制されていることが分かった。以上の結果は、圧力によって大きく変化する黒リンのキャリア数およびバンド構造の変化を反映していると推察される。

印加磁場方向に依存して特異な物性(トポロジカル相)を示すことが報告されている近縁物質においても、その磁場誘起特性の起源を微視的に解明するためにNMR測定に着手した。単結晶を用いたNMR信号の観測に成功し、サイトの同定を行った。輸送測定において、磁場誘起の異常が観測される温度・磁場領域において、NMRスペクトルにも顕著な磁場方向依存性が見られることが分かった。

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

本年度の第一の目標である、半金属相から半導体・半金属転移点近傍までの圧力範囲におけるNMR緩和率のおおよその温度・磁場依存性を測定することができた。現在、圧力下の半金属相黒リンの強磁場NMR測定に関する結果をまとめた論文を執筆中である。
また、印加磁場に依存して特異なトポロジカル物性を示す近縁物質の研究にも着手することができ、NMRスペクトルにも磁場方向依存性に関連すると考えられる結果が得られた。

今後の研究の推進方策

圧力下の黒リンの31P-NMR実験を継続し、共同実験施設にて未取得の強磁場領域でのデータ測定も行いながら、得られたデータをまとめて論文を執筆・投稿する。
また、今年度着手した近縁物質に関するNMR測定もさらに進める。特に、今年度測定を開始した物質は磁場印加方向が物性に大きな影響を与えることから、角度回転機構を用いて磁場印加方向を精密に制御しながら、NMRスペクトルおよび緩和率の磁場依存性を測定する。

次年度使用額が生じた理由

ヘリウムガスの回収率が想定より高く、その結果ヘリウムガスの使用量を抑制することができたのが残額が生じた主な理由である。次年度は高騰が続く寒材費用に充当する計画である。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] NMR evidence for energy gap opening in thiol-capped platinum nanoparticles2022

    • 著者名/発表者名
      Fujii Takuto、Iwamoto Kaita、Nakai Yusuke、Shiratsu Taisuke、Yao Hiroshi、Ueda Koichi、Mito Takeshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 105 ページ: L121401-1,-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.105.L121401

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonmagnetic-magnetic transition and magnetically ordered structure in SmS2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshida S.、Koyama T.、Yamada H.、Nakai Y.、Ueda K.、Mito T.、Kitagawa K.、Haga Y.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 ページ: 155153-1, -5

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.155153

    • 査読あり
  • [学会発表] 層状超伝導体NaSn2As2のNMR・NQR測定で見る低温領域の異常2022

    • 著者名/発表者名
      中西祥太, 中井祐介, 上田光一, 水戸毅, 後藤陽介, 水口佳一
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [学会発表] シャストリーサザーランド格子反強磁性体TmB4の磁気プラトー領域近傍における11B-NMRによる研究2022

    • 著者名/発表者名
      中山大輝, 宮元慧介, 中井祐介, 上田光一, 水戸毅, N. Shitevalova, G. Pristas, S. Gabani, K. Flanchbart
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [学会発表] 金色相SmSの低温,高圧下で現れるギャップ状態と磁気秩序状態の33S-NMR測定による研究2022

    • 著者名/発表者名
      吉田章吾, 北川健太郎, 山田陽彦, 小山岳秀, 中井祐介, 上田光一, 水戸毅, 芳賀芳範
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [学会発表] シャストリーサザーランド格子反強磁性体TmB4が示す磁気プラトー領域近傍での磁気揺らぎの発達2021

    • 著者名/発表者名
      中山大輝, 宮元慧介, 中井祐介, 上田光一, 水戸毅, N. Shitevalova, G. Pristas, S. Gabani, K. Flanchbart
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年秋季大会
  • [学会発表] 圧力誘起半導体-半金属転移近傍におけるディラック電子系物質黒リンの31P-NMRによる研究2021

    • 著者名/発表者名
      藤原健太, 藤井拓斗, 中井祐介, 上田光一, 赤浜裕一, 水戸毅
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年秋季大会
  • [学会発表] CDWと超伝導を示すLu5Ir4Si10のLu NMR IV2021

    • 著者名/発表者名
      上田光一, 中井祐介, 水戸毅, 小原孝夫
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年秋季大会
  • [学会発表] 高圧下33S-NMR測定によるSmS金色相の低温ギャップ状態2021

    • 著者名/発表者名
      吉田章吾, 遠藤宏太, 山田陽彦, 小山岳秀, 中井祐介, 上田光一, 水戸毅, 北川健太郎, 芳賀芳範
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年秋季大会
  • [学会発表] 75As-NQR測定によるNaSn2As2の低温領域における異常の観測2021

    • 著者名/発表者名
      中西祥太, 中井祐介, 上田光一, 水戸毅, 後藤陽介, 水口佳一
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年秋季大会
  • [備考] 兵庫県立大学 電磁物性学講座

    • URL

      https://sites.google.com/view/u-hyogo-nmr/home

URL: 

公開日: 2022-12-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi