新規二次元遍歴電子系化合物の創製と異常物性の探索

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22350029
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 吉村 一良 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70191640)
• 研究分担者: 道岡 千城 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (70378595)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 二次元電子系 / 遍歴磁性 / 超伝導 / スピン揺らぎ / スピンフラストレーション

研究概要

本研究は新規二次元電子系化合物の物質探索とその物性評価を目的としている。今年度の中心は、ThCr2Si2型構造(I4/mmm)を有する化合物群であり、SrCo2P2での遍歴電子メタ磁性転移、LaCo2P2, ACo2Se2（A=アルカリ金属など）における二次元遍歴電子強磁性についての研究である。
AECo2P2(AE=アルカリ土類、希土類など) やACo2Se2は辺共有したCo2P2四面体層とAEやAサイト層が交互に積層した構造であり、鉄砒素系超伝導体と同じ構造である。またAE-Aサイトに入る原子によって種々の磁性を示すことが明らかになっているが、基本的に本物質群での秩序相においては、Co2P2面内で磁気モーメントが強磁性的に揃っており、二次元遍歴電子強磁性が本質である。これらの強磁性体において、共通してキュリー温度近傍でアロットプロットは成り立たず、M5=Hが成立することが明らかになり、自由エネルギーのランダウ展開の磁化の6次の項が非常に重要であることが明らかになった。
またSrCo2P2での遍歴電子メタ磁性転移でも、転移が2段ステップの転移となっていることが明らかになり、常磁性状態の中で一旦メタ磁性転移が起こり、その後、強磁性状態へメタ磁性転移すると考えることによって初めて説明が付き、自由エネルギーの磁化の6次の項の重要性を明確に裏付けている。
さらに、NMRを用いた実験や遍歴電子強磁性に対する拡張されたスピンゆらぎ理論による解析によって、これら遍歴電子系の二次元強磁性およびメタ磁性転移が定量的に理解できることがわかった。
これらの結果はこの物質系が基本的に二次元遍歴電子強磁性量子臨界点近傍の物質群であることを示していて、昨年度まで研究してきたFe(Te-Se)系やAFe2Se2系（A=Tl, K, Csなど）の鉄系超伝導と対比すべき系であり興味深い結果と言える。

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] Itinerant electron magnetism of η-carbides Co6M6C and Ni6M6C (M = Mo and W) (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Waki
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 554 ページ: 21-24
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2012.10.161
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic properties of layered compounds LnCoAsO (Ln = lanthanoids) with itinerant-electron ferromagnetism (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroto Ohta, Chishiro Michioka and Kazuyoshi Yoshimura
  • 雑誌名: Journal of Physics 巻: 344 ページ: 012025/1-7
  • DOI: DOI:10.1088/1742-6596/344/1/012025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Properties of Itinerant Ferromagnet La12Fe57.5As41 (2012)
  • 著者名/発表者名: Bin Chen, JinHu Yang, Sho Takehara, Hiroto Ohta, Chishiro Michioka, Kazuyoshi Yoshimura
  • 雑誌名: Journal of Physics 巻: 344 ページ: 012019/1-4
  • DOI: DOI:10.1088/1742-6596/344/1/012019
  • 査読あり
• [雑誌論文] An oxyhydride of BaTiO3 exhibiting hydride exchange and electronic conductivity (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoji Kobayashi, Olivier J. Hernandez, Tatsunori Sakaguchi, Takeshi Yajima, Thierry Roisnel, Yoshihiro Tsujimoto, Masaki Morita, Yasuto Noda, Yuuki Mogami, Atsushi Kitada, Masatoshi Ohkura, Saburo Hosokawa, Zhaofei Li, Katsuro Hayashi, Yoshihiro Kusano, Ju
  • 雑誌名: Nature Materials ページ: 3302/1-5
  • DOI: DOI:10.1038/NMAT3302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superlattice Quantum Critical Point in the Cubic Metal (Sr/Ca)3Ir4Sn13 (2012)
  • 著者名/発表者名: Lina E. Klintberg, Swee K. Goh, Patricia L. Alireza, Paul J. Saines, David A. Tompsett, Peter W. Logg, Jinhu Yang, Bin Chen, Kazuyoshi Yoshimura, and F. Malte Grosche
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 109 ページ: 237008/1-5
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.109.237008
  • 査読あり
• [雑誌論文] (Sr1-xBax)FeO2 (0.4 ≤ x ≤ 1): a New Oxygen-Deficient Perovskite Structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Yamamoto
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 134 ページ: 11444-11454
  • DOI: 10.1021/ja3007403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconductivity and Itinerant Magnetism in Layered Fe- Chalcogenide and Co-Pnictide Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Yoshimura
  • 雑誌名: Proceedings of the 2012 Powder Metallurgy World Congress & Exhibition 巻: 16F-T14-19 ページ: 1-8
  • 査読あり
• [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: Yasuhiro H. MATSUDA
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 81 ページ: 114702/1-11
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.114702
  • 査読あり
• [学会発表] Itinerant-Electron Magnetism in Fe(Co)-Based Transition-Metal Pnictide and Chalcogenide Layered Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshimura
  • 学会等名: The 11th International Conference on Ferrite
  • 発表場所: Okinawa, Japan
  • 年月日: 20130415-20130418
  • 招待講演
• [学会発表] Superconductivity and Itinerant Magnetism in Layered Fe-Chalcogenide and Co-Pnictide Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Yoshimura
  • 学会等名: The 2012 Powder Metallurgy World Congress & Exhibition
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20121014-20121018
• [学会発表] Itinerant-Electron Metamagnetic Transition in layered (Sr-Ca)Co2P2 System (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshimura
  • 学会等名: The 10th International Conference on Research in High Magnetic Fields 2012
  • 発表場所: Wuhan, China
  • 年月日: 20120703-20120706
• [学会発表] Superconductivity and Itinerant-Electron Magnetism in Fe Chalcogenide and Co Pnictide layered Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshimura
  • 学会等名: International Conference on Superconductivity and Magnetism (ICSM2012)
  • 発表場所: Istanbul, Turkey
  • 年月日: 20120429-20120504
  • 招待講演
• [図書] 遍歴磁性とスピンゆらぎ (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋慶紀・吉村一良
  • 総ページ数: 272
  • 出版者: 内田老鶴圃