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2011 年度 実績報告書

Yb化合物における新奇量子凝縮状態の研究

研究課題

研究課題/領域番号 23340099
研究種目

基盤研究(B)

研究機関東京工業大学

研究代表者

井澤 公一  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (90302637)

研究分担者 町田 洋  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (40514740)
キーワード物性実験 / 低温物性 / 量子臨界点 / 非フェルミ液体 / Yb化合物
研究概要

本研究では,Yb系強相関化合物を中心に比熱,ゼーベック係数,ネルンスト係数,熱伝導率などの物理量を極低温,磁場,圧力といった極限環境を組み合わせて多角的に調べることで,量子相転移およびその近傍にみられる異常な電子状態を理解することを目的としている.平成23年度は,(1)緩和法と交流法を組み合わせた極低温比熱測定システムの構築,(2)極低温熱電係数測定システムの高精度化,および(3)量子臨界点近傍における輸送係数の測定の3つの点を中心に研究を進めた.(1)については,交流法比熱測定システムを構築し,40mKまでの極低温で比熱を測定できることを確認した.また,その結果から温度計の磁場による影響,熱源の安定性,外来ノイズの影響等,想定範囲内ではあるがいくつか改善点が確認された.それらをふまえ,より高精度な実験を実現するために現在システムの改良を行っている.(2)については,ピコボルトメータを採用するとともにそれにあわせて配線シールド等,システム全体の構成・セッティングを見直すことで高精度化を行った.これにより,従来に比べ4-5倍の精度が得られるようになった.そこでこのシステムを用い,(3)に関する実験としてYbCo_2Zn_<20>の熱電係数および熱伝導率測定を行った.その結果,YbCo_2Zn_<20>のゼーベック係数が50mKの極低温で,銅の10000倍にも達することが明らかになった.この結果は,この物質の輸送係数に寄与する電子の有効質量が増強されていることを示している.これによりこの物質で報告されている巨大な低温電子比熱が,局在電子によるものではなく,重い遍歴電子に由来していることを明らかにすることができた.さらに,磁場中でメタ磁性転移に伴い,各輸送係数が劇的に変化すること,メタ磁性転移点近傍で非フェルミ液体的挙動を示すことも明らかになった.特にネルンスト係数の結果は,(2)の高精度化により初めて得られた結果である.今後,これらの結果を総合的に評価することによりYbCo_2Zn_<20>における電子状態の理解を進めることができると考えている.

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

研究実績の概要で述べたように,計画していた3つの点に関して,ほぼ当初の計画通りの結果が得られている.特にYbCo_2Zn_<20>の結果では,非フェルミ液体的挙動をはじめとし,メタ磁性転移,磁場誘起秩序に由来する特異な輸送係数の振る舞いなど,期待以上の結果が得られており,順調に計画が進んでいると判断される.

今後の研究の推進方策

平成23年度ではYbCo_2Zn_<20>において,非フェルミ液体的挙動だけでなく,メタ磁性転移,磁場誘起秩序の特異な電子状態に由来する興味深い結果を得ることができた,これらの結果は,この物質群特有の構造と密接に関わっている可能性が考えられる.そこでこれらの結果をふまえ,今後,計画にある他のYb化合物の測定だけでなく,PrIr_2Zn_<20>などの当初の計画にはなかった他の関連物質についても同様の実験を行い,YbCo_2Zn_<20>の結果と比較することでYbCo_2Zn_<20>の電子状態のより深い理解を目指す.また,極低温比熱測定システムの構築については,温度計の磁場による影響,熱源の安定性,外来ノイズの影響などの軽微な問題点が確認されたので,それらをふまえ温度計の磁場中精密校正,シールドの強化など,システムのさらなる改良を行う.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Pressure dependence of upper critical field in β-pyrochlore oxides2011

    • 著者名/発表者名
      D.Iguchi, T.Isono, Y.Machida, K.Izawa, B.Salce, J.Flouquet, H.Ogusu, J.Yamaura, Z.Hiroi
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 80 ページ: SA040-1-SA040-3

    • DOI

      10.1143/JPSJS.80SA.SA040

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure and superconductivity of β-pyrochlore oxides under high pressure2011

    • 著者名/発表者名
      T.Isono, Y.Hara, D.Iguchi, Y.Machida, K.Izawa, S.Tsutsui, T.Matsuoka, Y.Ohishi, B.Salce, J.Flouquet, H.Ogusu, J-I.Yamaura, Z.Hiroi
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 80 ページ: SA41-1-SA041-3

    • DOI

      10.1143/JPSJS.80SA.SA041

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermoelectric coefficients of the quantum critical β-YbAlB_42011

    • 著者名/発表者名
      Y.Machida, C.Ogura, K.Izawa, K.Kuga, S.Nakatsuji
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 80 ページ: SA088-1-SA088-3

    • DOI

      10.1143/JPSJS.80SA.SA088

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal transport properties and quantum criticality of heavy fermion YbRh_2Si_22011

    • 著者名/発表者名
      Y.Machida, C.Ogura, K.Izawa, K.Kuga, S.Nakatsuji
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 80 ページ: SA096-1-SA096-3

    • DOI

      10.1143/JPSJS.80SA.SA096

    • 査読あり
  • [学会発表] 重い電子系化合物YbCo_2Zn_<20>の低温熱電係数2012

    • 著者名/発表者名
      町田洋, 池浦徹, 井澤公一, 吉内伸吾, 本多史憲, 摂待力生, 大貫惇睦
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学
    • 年月日
      2012-03-27
  • [学会発表] 熱伝導率で見たUPt_3における超伝導対称性の変化2011

    • 著者名/発表者名
      町田洋, 伊藤淳史, 宗義尚, 井澤公一, 芳賀芳範, 山本悦嗣, 木村憲彰, 大貫惇睦
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-24
  • [学会発表] 磁場中熱伝導率測定によるUPt_3の低エネルギー励起構造の観測2011

    • 著者名/発表者名
      伊藤淳史, 町田洋, 宗義尚, 井澤公一, 芳賀芳範, 山本悦嗣, 木村憲彰, 大貫惇睦
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-24
  • [学会発表] β型パイロクロア酸化物の高圧下における強結合超伝導状態と非調和性の増大2011

    • 著者名/発表者名
      磯野貴之, 井口大輔, 松原毅, 町田洋, 井澤公一, Bernard Salce, Jacques Flouquet, 小楠寛貴, 山浦淳一, 廣井善二
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-23
  • [学会発表] β型パイロクロア酸化物超伝導体の混晶物質K_<0.8>Rb_<0.2>Os_2O_6における圧力効果2011

    • 著者名/発表者名
      松原毅, 井口大輔, 磯野貴之, 町田洋, 井澤公一, B.Salce, J.Flouquet, 小楠寛貴, 山浦淳一, 広井善二
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2011-09-23
  • [学会発表] Comparative study on quantum criticality of β-YbAlB_4 and YbRh_2Si_2 viathermal transport measurements2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Machida, K.Tomokuni, C.Ogura, K.Izawa, K.Kuga, S.Nakatsuji S, G.Lapertot, G.Knebel, J.-P.Brison, J.Flouquet
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2011
    • 発表場所
      ケンブリッジ・英国
    • 年月日
      2011-09-02
  • [学会発表] Probing the gap symmetry in multiple superconducting phases of UPt_3 by angle-resolved thermal conductivity measurements2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Machida, A.Itoh, Y.Sol, K.Izawa, Y.Haga, E.Yamamoto, N.Kimura, Y.Onuki
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2011
    • 発表場所
      ケンブリッジ・英国
    • 年月日
      2011-08-30
  • [学会発表] Heavy fermion like behavior of rare earth oxyaresenide (CeO) MnAs2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Morosawa, M.Onizawa, R.Takeda, C.Moriyoshi, Y.Kuroiwa, Y.Machida, K.Izawa, S.Ohara, T.Watanabe, Y.Takano, K.Takase
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2011
    • 発表場所
      ケンブリッジ・英国
    • 年月日
      2011-08-30

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公開日: 2013-06-26  

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