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2010 年度 実績報告書

高圧実験によるウラン系強磁性超伝導物質の研究

研究課題

研究課題/領域番号 22540378
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

立岩 尚之  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 副主任研究員 (50346821)

研究分担者 山本 悦嗣  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 副主任研究員 (50343934)
キーワードウラン系化合物 / 強磁性超伝導 / 高圧研究
研究概要

1.強磁性超伝導が出現するウラン化合物UGe_2,UCoGe,URhGeの強磁性状態を明らかにするため、高圧下磁化測定を計画した。圧力を加えて電子状態を連続的に変化させ、強磁性特性の圧力応答を調べ強磁性超伝導の出現との対応関係を明らかにすることを目的とした。ウラン系強磁性超伝導物質の研究には既存の圧力セルは様々な観点(例えば最高圧力や測定精度)で不十分である。本年度は、新しい高圧下磁化測定用圧力セルの開発を行った。その結果、セラミック複合材料をアンビルとして用いることで、最高圧力7.6GPaまでの高圧下磁化測定が可能なセラミックアンビルセルの開発に成功した。その仕様のテストを詳細に行った。
2.ウランカルコゲナイド化合物β-US2は、ウラン強磁性超伝導化合物UCoGe,URhGeなど同じ結晶構造を形成し、常圧で非磁性の半導体である。低温で大きな負の磁気抵抗が現れることが特徴的であり、その大きさはマンガン酸化物と同程度でその起源に興味が持たれる。高圧下磁化測定を行った結果、β-US2に少し圧力を加えると、強磁性相が誘起されることが明らかにされた。大きな磁気抵抗の効果は、強磁性相境界で現れる新奇な現象であることが明らかにされた。
3.ウラン系超伝導物質Uru_2Si_2の高圧下電気抵抗測定を行った。圧力を加えると0.8GPaは基底状態は「隠れた秩序」相から、反強磁性相へと一次転移する。本測定の結果、「隠れた秩序」相では、電気抵抗が通常のフェルミ流体理論に従わない振舞を示すことが明らかになった。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (11件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Magnetic Field and Pressure Phase Diagram of Uranium Heavy-Fermion Compound U_2Zn_<17>2011

    • 著者名/発表者名
      Naoynki TATEIWA, Shugo IKEDA, Yoshinori HAGA, Tatsuma D.MATSUDA, Etsuji YAMAMOTO, Kiyohiro SUGIYAMA, Masayuki HAGIWARA, Koichi KINDO, Yoshichika ONUKI
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 80 ページ: 014706-1-014706-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single crystal growth and physical properties of ternary uranium compounds UM_2Al_<10> (M=Fe, Ru and os)2011

    • 著者名/発表者名
      T.Sugai, Y.Haga, T.D.Matsuda, E.Yamamoto, N.Tateiwa, F.Honda, R.Settai, Y.Onuki
    • 雑誌名

      Journal of physics Conference Series

      巻: 273 ページ: 012122-1-012122-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-pressure electrical resistivity measurement on heavy fermion superconductor URu_2Si_2 using super clean crystal2011

    • 著者名/発表者名
      N.Tateiwa, T.D.Matsuda, Y.Haga, E.Yamamoto, Y.Onuki
    • 雑誌名

      Journal of physics Conference Series

      巻: 273 ページ: 012087-1-012076-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 低温・高圧下物性測定実験で使用される圧力伝達媒体の系統評価2010

    • 著者名/発表者名
      立岩尚之、芳賀芳範
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 45 ページ: 225-234

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heavy fermion state and quantum criticality2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Onuki, R.Settai, F.Honda, N.D.Dung, T.Ishikura, T.Takeuchi, T.D.Matsuda, N.Tateiwa, A.Nakamura, E.Yamamoto, Y.Haga, D.Aoki, Y.Homma, H.Harima, H.Yamagami
    • 雑誌名

      Physica B

      巻: 405 ページ: 2194-2199

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal Structure and Physical Properties of Uranium-Copper Oxyphosphide UCuPO2010

    • 著者名/発表者名
      H.Sakai, N.Tateiwa, T.D.Matsuda, T.Sugai, E.Yamamoto, Y.Haga
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 79 ページ: 074721-1-074721-10

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Appropriate pressure-transmitting media for cryogenic experiment in th diamond anvil cell up to 10 GPa2010

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Tateiwa, Yoshinori Haga
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series

      巻: 215 ページ: 012178-1-012178-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetism and superconductivity in the new family of actinide compounds : AnPd_5Al_22010

    • 著者名/発表者名
      Y.Haga, Y.Homma, D.Aoki, S.Ikeda, T.D.Matsuda, N.Tateiwa, E.Yamamoto, A.Nakamura, K.Nakajima, Y.Arai, F.Honda, R.Settai, Y.Onuki
    • 雑誌名

      IOP Conf.Ser. : Mater.Sci.Eng.

      巻: 9 ページ: 012046-1-012046-3

    • 査読あり
  • [学会発表] アクチノイド化合物UCd_<11>の超高圧下電気抵抗測定2011

    • 著者名/発表者名
      立岩尚之, 芳賀芳範, 松田達磨, 山本悦嗣, Z.Fisk, 大貫惇睦
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学(新潟市、新潟県)
    • 年月日
      2011-03-25
  • [学会発表] High-pressure studies on actinide compounds in Tokai2011

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Tateiwa
    • 学会等名
      第1回日本原子力研究開発機構・先端基礎研究センター国際ワークショップ「極限条件下実験によるアクチノイド化合物のエキゾチック物性研究への新しいアプローチ」
    • 発表場所
      茨城県那珂郡東海村(招待講演)
    • 年月日
      2011-02-17
  • [学会発表] Pressure-induced ferromagnetism in non-magnetic semiconductor β-US_22010

    • 著者名/発表者名
      N. Tateiwa
    • 学会等名
      5th Asian Conference on High Pressure Research
    • 発表場所
      島根県立産業交流会館(島根県松江市)
    • 年月日
      2010-11-09
  • [学会発表] ウランカルコゲナイド化合物の圧力誘起強磁性2010

    • 著者名/発表者名
      立岩尚之, 芳賀芳範, 山本悦嗣, 池田修悟, 松田達磨, 大貫惇睦
    • 学会等名
      第51回高圧討論会
    • 発表場所
      仙台戦災復興記念館(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2010-10-20
  • [学会発表] 三元系ウラン化合物UT_2Al_<10>(T=Fe,Ru and Os)の結晶場効果2010

    • 著者名/発表者名
      管井孝志, 芳賀芳範, 松田達麿, 山本悦嗣, 立岩尚之, 摂待力生, 竹内徹也, 大貫惇睦
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学(大阪府)
    • 年月日
      2010-09-26
  • [学会発表] ウラン元素を含むオキシニクタイドUCuPOの単結晶育成と物性2010

    • 著者名/発表者名
      酒井宏典, 立岩尚之, 松田達磨, 菅井孝志, 山本悦嗣, 芳賀芳範
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学(大阪府)
    • 年月日
      2010-09-26
  • [学会発表] URu_2Si_2の輸送特性と試料依存性2010

    • 著者名/発表者名
      松田達磨, Hassinger Elena, 青木大, Taufour Valentin, Flouque Jacques, 立岩尚之, 山本悦嗣, 芳賀芳範, 大貫惇睦
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学(大阪府)
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] 超純良単結晶試料を用いたURu_2Si_2の高圧研究2010

    • 著者名/発表者名
      立岩尚之, 松田達磨, 山本悦嗣, 芳賀芳範, 大貫惇睦
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      大阪府立大学(大阪府)
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] Electrical resistivity measurement on heavy fermion superconductor URu_2Si_22010

    • 著者名/発表者名
      N.Tateiwa
    • 学会等名
      International workshop : On the heavy fermion road
    • 発表場所
      Ecole Superier de Physique et Chimie In dustrielles (ESPCI)(フランス、パリ)
    • 年月日
      2010-08-31
  • [学会発表] High-pressure electrical resistivity measurement on heavy fermion superconductor URu_2Si_2 using super clean crystal2010

    • 著者名/発表者名
      N. Tateiwa, T. D. Matsuda, Y. Haga, E. Yamamoto and Y. Onuki
    • 学会等名
      Strongly Correlated Electron system (SCES2010)
    • 発表場所
      Santa Fe convention center (Santa Fe, USA)
    • 年月日
      2010-06-30
  • [学会発表] Single crystal growth and physical properties of ternary uranium compounds UM_2A_<10> (M=Fe, Ru and Os)2010

    • 著者名/発表者名
      T.Sugai, Y.Haga, T.D.Matsuda, E.Yamamoto, N.Tateiwa, F.Honda, R.Settai, Y.Onuki
    • 学会等名
      Strongly Correlated Electron system (SCES2010)
    • 発表場所
      Santa Fe convention center (Santa Fe, USA)
    • 年月日
      2010-06-30
  • [備考]

    • URL

      http://asrc.jaea.go.jp/soshiki/gr/ActinideGroup/top_jp.html

  • [産業財産権] 高圧発生装置及び磁化測定装置2011

    • 発明者名
      立岩尚之、芳賀芳範
    • 権利者名
      日本原子力機構
    • 産業財産権番号
      特許,特願2011-054153
    • 出願年月日
      2011-03-11

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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