Ｘ線磁気分光による磁場制御量子臨界電荷揺らぎの研究

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22340091
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 松田 康弘 東京大学, 物性研究所, 准教授 (10292757)
• 研究分担者: 水牧 仁一朗 公益財団法人高輝度光科学研究センター, その他部局等, 研究員 (60360830)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 価数揺らぎ / 量子臨界 / 強磁場 / 重い電子 / エックス線分光

研究概要

本研究の目的は、0.01程度の微小価数変化を検出できるX線分光技術を用い、重い電子系の低温における強磁場中での量子臨界現象を価数転移の臨界性から理解することである。
典型的な重い電子系の一つであるCeRu2Si2について強磁場中でのX線吸収スペクトルからCe価数の磁場依存性を精密に決定し、この物質の磁気体積効果が価数変化で生じていることを明らかにした。前年度までに実験結果は得られていたが、本年度でより詳細に議論し、投稿論文として出版した。CeRu2Si2は近藤格子として従来考えられており、価数揺らぎの影響は無視されていたため、本研究成果は重い電子系の物理における価数の重要性を再認識させる意義深い成果であると考えられる。
価数の量子臨界性が強く表れると期待されるいくつかのYb系の重い電子物質YbAgCu4、YbRh2Si2、α -及びβｰYbAlB4についてパルス強磁場中のX線分光から価数の磁場依存性を明らかにした。価数の量子臨界性が磁場で顕著になることが期待されるYbAgCu4については、X線磁気円二色性や磁化測定ともあわせ、この物質のメタ磁性が磁場誘起価数転移で理解できることを示した。これは理論的な解析とあわせ本年度、投稿論文として出版した。
YbRh2Si2は量子臨界点近傍に位置する物質として注目されているが、その起源はスピン揺らぎであると一般に信じられており、価数揺動との関係は明らかになっていない。本年度、33 Tの強磁場まで低温でのYb価数を初めて測定し、価数の磁場による増大を見出した。量子臨界性との関連については現在検討中であり、論文も執筆中である。YbAlB4も量子臨界点近傍に位置する物質として期待されている。本年度、価数の温度依存性を明らかにし、Yb価数が30 T級磁場で僅かに増大することを見出した。これらの成果は磁性国際会議において口頭発表を行った。

現在までの達成度 (区分)

理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] X-ray Diffraction and Absorption Spectroscopy in Pulsed High Magnetic Fields (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro H. Matsuda and Toshiya Inami
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 82 ページ: 021009
  • DOI: DOI:10.7566/JPSJ.82.021009
• [雑誌論文] Suppression of f-electron itinerancy in CeRu2Si2 by a strong magnetic field (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. H. Matsuda, T. Nakamura, J. L. Her, S.Michimura, T. Inami, K. Kindo, and T. Ebihara
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 1-4
  • DOI: doi:10.1103/PhysRevB.86.041109
• [雑誌論文] X-ray Spectroscopies in Pulsed High Magnetic Fields: New Frontier with Flying Magnets and Rolling Capacitor Banks (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Narumi, T. Nakamura, T. Kinoshita, Y. H. Matsuda, and H. Nojiri
  • 雑誌名: Synchrotron Radiation News 巻: Vol.25,No.6 ページ: 12-17
  • DOI: DOI:10.1080/08940886.2012.736833
• [雑誌論文] High-Magnetic-Field X-ray Absorption and Magnetic Circular Dichroism Spectroscopy in the Mixed-Valent Compound YbAgCu4 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura,Y. H. Matsuda, J. L. Her, K. Kindo, S. Michimura, T. Inami, M. Mizumaki, N. Kawamura, M. Suzuki, B. Chen, H. Ohta, K. Yoshimura and A. Kotani
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 ページ: 114702 1-11
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.114702
  • 査読あり
• [学会発表] Synchrotron X-ray spectroscopy study on the valence state in α- and β-YbAlB4 at low temperatures and high magnetic fields (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. H. Matsuda, T. Nakamura, K. Kuga, Y. Matsumoto, S. Nakatsuji, S. Michimura, T. Inami, N. Kawamura, M. Mizumaki
  • 学会等名: The 19th International Conference (ICM) on Magnetism with Strongly Correlated Electron Systems (SCES)
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 20120708-20120713
• [学会発表] Synchrotron X-ray Absorption Study on the Valence Fluctuation in Ce-based Heavy Fermion Compounds at High Magnetic Fields (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. H. Matsuda, T. Nakamura, J. L. Her, S. Michimura, T. Inami, T. Ebihara, H. Amitsuka
  • 学会等名: The 10th International Conference on Research in High Magnetic Fields
  • 発表場所: Wuhan, China
  • 年月日: 20120703-20120706
• [学会発表] Valence state of YbRh2Si2 at high magnetic fields (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Nakai, T. Ebihara, S. Tsutsui, S. Michimura, T. Inami, T. Nakamura, K. Kindo and Y. H.Matsuda
  • 学会等名: The 10th International Conference on Research in High Magnetic Fields
  • 発表場所: Wuhan, China
  • 年月日: 20120703-06
• [学会発表] High Magnetic Field X-ray Spectroscopy of Heavy Fermion Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro H. Matsuda
  • 学会等名: Spectroscopy of Rare-Earth Materials at Extreme Conditions: Structure, Magnetism and Energy
  • 発表場所: Argonne National Laboratory, Argonne, IL, USA
  • 年月日: 20120509-20120510
  • 招待講演
• [備考] 研究業績
  • URL: http://ymatsuda.issp.u-tokyo.ac.jp/publication/publication.html