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2023 年度 実績報告書

三角形・ハニカム・カゴメネットワークにおける新奇超伝導状態の探索

研究課題

研究課題/領域番号 22H01182
配分区分補助金
研究機関大阪大学

研究代表者

工藤 一貴  大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (40361175)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
キーワード超伝導 / ハニカムネットワーク / 三角形ネットワーク
研究実績の概要

2023年度は、ハニカムネットワークを持つ超伝導体BaPtAs、BaPtSbにおいて合成条件を最適化することで、これまで以上に良質な試料を得ることができた。それらの試料を用いて新奇超伝導状態を探索した結果、BaPtSbにおいて、時間反転対称性が破れた超伝導状態を示唆する結果を得ることができた。その特徴は、SbサイトをわずかなAsで部分置換することによって消失した。Asをわずかに部分置換した試料は超伝導を発現するものの、その超伝導状態は時間反転対称性を破っていない。この結果は、少なくとも、BaPtSbの超伝導状態が非従来型であることを示唆している。さらに、理論計算の結果と併せて検討した結果、これらの実験的観測がカイラル超伝導の発現と矛盾しないことが分かった。今後、As置換量を変えた試料を合成し、さらに詳しく調べる予定である。
さらに、単結晶育成条件を系統的に変えて実験することで、三角形ネットワークを持つ超伝導体Pt(Bi1-xSex)2の単結晶を大型化することができた。その単結晶試料を用いて、超伝導状態を明らかにするために、低温磁場下輸送現象、核磁気共鳴、光電子分光の測定を開始している。母物質のPtBi2 (空間群P31m)は、極性構造を持つ超伝導体である。私たちは、これまで、BiサイトにSeを部分置換すると、非極性構造 (空間群P-3m1)へと構造相転移し、超伝導転移温度が急激に上昇することを報告している。本研究で得られた単結晶試料は、極性非極性構造相転移と超伝導の関係を調べるためにも役に立つ。

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

(1) 新奇超伝導状態を探索するための良質試料を得ることができており、それらにおいて、実際にカイラル超伝導の発現と矛盾しない結果を得ることができている。(2) さらに詳細な実験を行うための単結晶試料の大型化が進んでおり、それらを用いた実験も開始されている。

今後の研究の推進方策

BaPtAsとBaPtSbの系において、カイラル超伝導状態を中心とした新奇超伝導発現の実証を進める。Pt(Bi1-xSex)2の大型単結晶試料を用いた実験を進める。他の研究対象物質についても、当初の予定通り、新奇超伝導状態の探索を進める。さらに、普遍的な知見を得るために、新たな候補物質の開発を進めて、物質の幅を広げる。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Universita di Roma “La Sapienza”(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      Universita di Roma “La Sapienza”
  • [国際共同研究] Paul Scherrer Institut(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      Paul Scherrer Institut
  • [国際共同研究] TU-Braunschweig(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      TU-Braunschweig
  • [国際共同研究] B. Verkin Inst. Low Temp. Phys. Eng.(ウクライナ)

    • 国名
      ウクライナ
    • 外国機関名
      B. Verkin Inst. Low Temp. Phys. Eng.
  • [雑誌論文] Fabrication of Se-doped PtBi2 Thin Film Devices2023

    • 著者名/発表者名
      Maeda Masaki、Tokuda Masashi、Nakamura Ryoya、Watanabe Mori、Takaki Kensuke、Jiang Nan、Kudo Kazutaka、Niimi Yasuhiro
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 38 ページ: 011036(1-4)

    • DOI

      10.7566/jpscp.38.011036

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 三角形・ハニカム・カゴメネットワークを持つ超伝導物質の開発2023

    • 著者名/発表者名
      工藤一貴
    • 雑誌名

      生産と技術

      巻: 75(2) ページ: 71-76

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Seドープ PtBi2の合成と超伝導特性2024

    • 著者名/発表者名
      眞崎世聞、生島匠、守安悠人、木田孝則、萩原政幸、工藤一貴
    • 学会等名
      日本物理学会 2024 年春季大会
  • [学会発表] ハニカムネットワークを持つBaPt(As1-xSbx)の合成と超伝導特性II2024

    • 著者名/発表者名
      浦矢郁人、平岡耀登、木田孝則、萩原政幸、工藤一貴
    • 学会等名
      日本物理学会 2024 年春季大会
  • [学会発表] Two-level critical-state modelによるPt(Bi1-xSex)2薄膜の磁気抵抗ヒステリシスの解明2024

    • 著者名/発表者名
      寒川雄斗、前田将輝、中村暸弥、守安悠人、蒋男、工藤一貴、新見康洋
    • 学会等名
      日本物理学会 2024 年春季大会
  • [学会発表] NMRによるPt(Bi1-xSex)2における極性-非極性構造転移と超伝導2024

    • 著者名/発表者名
      大井喬、八島光晴、椋田秀和、栫昌孝、越智正之、高木健輔、工藤一貴
    • 学会等名
      日本物理学会 2024 年春季大会
  • [学会発表] Development of Novel Superconductors with Triangular, Honeycomb, or Kagome Networks2023

    • 著者名/発表者名
      K. Kudo
    • 学会等名
      令和5年度 新学術領域研究「量子液晶の物性科学」領域研究会
  • [学会発表] Spontaneous Magnetic Field and Chiral Superconductivity in BaPtAs1-xSbx with a Honeycomb Network2023

    • 著者名/発表者名
      T. Adachi, T. Ogawa, Y. Komiyama, T. Sumura, Y. Nagakubo, K. Kawabata, Y. Saito, T. Takeuchi, K. Manabe, A. Koda, H. Okabe, J. Nakamura, R. Kadono, T. U. Ito, W. Higemoto, C. Baines, I. Watanabe, J. Goryo, M. Nohara, and K. Kudo
    • 学会等名
      令和5年度 新学術領域研究「量子液晶の物性科学」領域研究会
  • [学会発表] 極性-非極性構造揺らぎと超伝導~PtBi2系のNMR実験~2023

    • 著者名/発表者名
      大井喬、八島光晴、椋田秀和、栫昌孝、越智正之、高木健輔、工藤一貴
    • 学会等名
      京都大学基礎物理学研究所研究会「超伝導研究の発展と広がり」
  • [学会発表] Development of Pt-based Superconductors with Honeycomb Networks2023

    • 著者名/発表者名
      K. Kudo
    • 学会等名
      MRM2023/IUMRS-ICA2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] SeドープPtBi2薄膜における超伝導特性のドープ量依存性2023

    • 著者名/発表者名
      寒川雄斗、前田将輝、中村瞭弥、蒋男、高木健輔、工藤一貴、新見康洋
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] ファンデルワールス超伝導体PtBi2におけるゼロ磁場超伝導ダイオード効果2023

    • 著者名/発表者名
      蒋男、前田将輝、山口優陽、渡邉杜、徳田将志、高木健輔、工藤一貴、新見康洋
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] Non-monotonic variation of superconducting transition temperature in BaPtAs-BaPtSb solid solution2023

    • 著者名/発表者名
      K. Kudo, T. Ogawa, K. Manabe, T. Takeuchi, T. Kida, H. Kuroe, M. Hagiwara, J. Goryo, and T. Adachi
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Liquid Crystals 2023 (QLC2023)
    • 国際学会
  • [備考] 大阪大学 大学院理学研究科 物理学専攻 工藤研究室

    • URL

      http://qm.phys.sci.osaka-u.ac.jp

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公開日: 2024-12-25  

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