強磁性量子相転移物質における圧力、磁場制御による量子臨界現象の研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24740220
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 松林 和幸 東京大学, 物性研究所, 助教 (10451890)
• キーワード: 重い電子系 / 圧力 / 量子臨界 / 価数

研究概要

本研究では圧力や磁場によって磁気秩序相が生成、消失する量子相転移点近傍における異常物性の起源を明らかにすべく、臨界点近傍における価数の変化やメタ磁性の発現に着目した研究を行った。
本年度は圧力誘起磁気秩序を示すYbNi_3Ga_9に焦点を絞り、昨年度までに改良に成功した10GPa級の対向アンビル型圧力セルを用いて臨界圧力近傍における高圧下、磁場中における電気抵抗および交流磁化率測定を行った。その結果、圧力誘起磁気秩序相は1次相転移的に反強磁性秩序として出現し、さらなる圧力印加で強磁性へと変化することが明らかとなった。昨年度に実験を行った価数の圧力変化との対応から、1次相転移的な振る舞いの原因として、イッテルビウムイオンの価数クロスオーバーが関係していることが示唆された。また、臨界圧力近傍の低圧、低温域の常磁性相において磁場を印加するとメタ磁性が発現することを見出した。磁場中における磁化率の温度依存において強い発散が観測されたことから、１次相転移のメタ磁性の相線は臨界点をもって終端することがわかった。さらに詳細な磁場、温度相図の熱力学的な解析によって、メタ磁性の起源として価数変化が寄与している可能性を指摘した。これらの結果は、イッテルビウム系における磁気的な量子臨界点近傍の異常物性に価数の量子臨界性が寄与していることを示したという点でインパクトがあり、今後のさらなる研究の進展が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Microscopic Evidence of a Crossover to a Low-Temperature Intermediate Valence State in YbCo2Zn20 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Mito, H. Hara, T. Ishida, K. Nakagawara, T. Koyama, K. Ueda, T. Kohara, K. Ishida, K. Matsubayashi, Y. Saiga, Y. Uwatoko
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 ページ: 103704
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.103704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fermi Surface and Magnetic Properties of Antiferromagnet EuBi3 (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nakamura, Y. Hiranaka, M. Hedo, T. Nakama, Y. Tatetsu, T. Maehira, Y. Miura, A. Mori, H. Tsutsumi, Y. Hirose, K. Mitamura, K. Sugiyama, M. Hagiwara, F. Honda, T. Takeuchi, Y. Haga, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko, and Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 ページ: 124708
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.124708
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic and Fermi Surface Properties of EuGa4 (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Nakamura, Y. Hiranaka, M. Hedo, T. Nakama, Y. Miura, H. Tsutsumi, A. Mori, K. Ishida, K. Mitamura, Y. Hirose, K. Sugiyama, F. Honda, R. Settai, T. Takeuchi, M. Hagiwara, T. D. Matsuda, E. Yamamoto, Y. Haga, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko, H. Harima, and Y. Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 ページ: 104703
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.104703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible Kondo Physics near a Metal-Insulator Crossover in the A-Site Ordered Perovskite CaCu3Ir4O12 (2013)
  • 著者名/発表者名: J. G. Cheng, J.-S. Zhou, Y.-F Yang, H. D. Zhou, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko, A. MacDonald, and J. B. Goodenough
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 111 ページ: 176403
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.176403
  • 査読あり
• [学会発表] 重い電子系物質における圧力・磁場誘起量子相転移
  • 著者名/発表者名: 松林和幸
  • 学会等名: 東京大学物性研究所 短期研究会「極限強磁場科学ー場、物質、プローブのリンクから融合へ」
  • 発表場所: 東京大学物性研究所(千葉県)
  • 招待講演
• [学会発表] 圧力誘起磁気秩序を示すYbCo2Zn20およびYbNi3Ga9におけるメタ磁性の圧力効果
  • 著者名/発表者名: 松林和幸，河江達也，山下哲朗，大原繁男，北川健太郎，上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大学(徳島県)
• [学会発表] 希土類金属間化合物RNi3X9(R：希土類金属, X：Al, Ga)のカイラル構造とその磁性
  • 著者名/発表者名: 大原繁男，小林拓也，福田智寿，山下哲朗，松本裕司，山浦淳一，宗像孝司，田中斗志貴，松林和幸，上床美也，南部雄亮，宮崎亮一，青木勇二
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大学(徳島県)
• [学会発表] YbCo2Zn20の極低温下f電子状態
  • 著者名/発表者名: 水戸毅，原宏樹，小山岳秀，上田光一，小原孝夫，石田憲二，松林和幸，斎賀裕太，上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大学(徳島県)
• [学会発表] EuTIn4 (T : Ni, Pd, Pt)のドハース・ファンアルフェン効果と圧力効果
  • 著者名/発表者名: 辺土正人，平仲裕一，仲村愛，仲間隆男，大貫惇睦，播磨尚朝，松林和幸，上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県)
• [学会発表] クランプ式キュービックアンビル圧力発生装置の開発
  • 著者名/発表者名: Cheng Jinguang，鈴木純一郎，松林和幸，長崎尚子，上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東海大学(神奈川県)