アクチノイド化合物の新奇強磁性超伝導の探索と磁場誘起現象

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25247055
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 青木 大 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30359541)
• 研究分担者: 本多 史憲 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (90391268) ; 本間 佳哉 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (00260448) ; 李 徳新 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40281985)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 強磁性 / 超伝導 / ウラン化合物

研究実績の概要

強磁性と超伝導は、通常は共存することができない。強磁性には強い内部磁場が働いており、超伝導電子対を破壊してしまうからである。理論的には、強磁性量子臨界点近傍で、スピン三重項による超伝導が予想されていたが、近年まで実験で明らかになった例はなかった。ウラン化合物であるUGe2で強磁性と超伝導の共存が初めて発見されて以降、これまでにURhGe、UCoGeの強磁性超伝導が発見されている。いずれもウラン化合物であり、5f電子系物質がきわめて興味深い物質群であることを示している。これら強磁性超伝導体の最も特徴的な性質は、高い超伝導上部臨界磁場Hc2である。本研究では、強磁性超伝導の性質を精密物性測定から明らかにすること、また高いHc2を含む磁場誘起現象を実験的に明らかにすることを目的として研究をすすめた。
本年度は、磁場あるいは圧力で誘起されたフェルミ面の不安定性とリフシッツ転移を、熱電能、磁気抵抗、ホール効果、ドハース・ファンアルフェン効果など、極限環境下における多数の実験手段を用いて多角的に研究をすすめた。その結果、URhGeにおいては磁場誘起超伝導を引き起こす要因となっているスピン再配列近傍でフェルミ面が大きく変わること、また弱い一次の転移が起きていることが明らかになった。また、UCoGeにおいては強磁性が抑制される臨界圧近傍でやはりフェルミ面の再構築が起きていることが分かった。強磁性超伝導体の特異な磁場誘起現象は、スピンゆらぎだけでなくフェルミ面のゆらぎも重要な役割を果たしていることが分かった。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] CEA-Grenoble/CNRS/LNCMI(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: CEA-Grenoble/CNRS/LNCMI
• [雑誌論文] Field-Induced Lifshitz Transition without Metamagnetism in CeIrIn5 (2016)
  • 著者名/発表者名: Aoki, D. Seyfarth, G. Pourret, A. Gourgout, A. McCollam, A. Bruin, J. A. N. Krupko, Y. Sheikin, I.
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 巻: 116 ページ: 037202-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.037202
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pressure cell for transport measurements under high pressure and low temperature in pulsed magnetic fields (2016)
  • 著者名/発表者名: Braithwaite, Daniel Knafo, William Settai, Rikio Aoki, Dai Kurahashi, Shuhei Flouquet, Jacques
  • 雑誌名: REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS 巻: 87 ページ: 023907-1-5
  • DOI: 10.1063/1.4941714
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Properties and Collapse of the Ferromagnetism in UCo1-xRuxAl Studied in Single Crystals (2016)
  • 著者名/発表者名: Pospisil, Jiri Opletal, Petr Valiska, Michal Tokunaga, Yo Stunault, Anne Haga, Yoshinori Tateiwa, Naoyuki Gillon, Beatrice Honda, Fuminori Yamamura, Tomoo Niznansky, Vojtech Yamamoto, Etsuji Aoki, Dai
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 巻: 85 ページ: 034710-1-10
  • DOI: 10.7566/JPSJ.85.034710
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Superconducting and Fermi Surface Properties of Single Crystal Zr2Co (2016)
  • 著者名/発表者名: Teruya, Atsushi Kakihana, Masashi Takeuchi, Tetsuya Aoki, Dai Honda, Fuminori Nakamura, Ai Haga, Yoshinori Matsubayashi, Kazuyuki Uwatoko, Yoshiya Harima, Hisatomo Hedo, Masato Nakama, Takao Onuki, Yoshichika
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 巻: 85 ページ: 034706-1-10
  • DOI: 10.7566/JPSJ.85.034706
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermoelectric power quantum oscillations in the ferromagnet UGe2 (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Palacio Morales, A. Pourret, G. Knebel, G. Bastien, V. Taufour, D. Aoki, H. Yamagami, and J. FlouquetA. Palacio Morales, A. Pourret, G. Knebel, G. Bastien, V. Taufour, D. Aoki, H. Yamagami, and J. Flouquet
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 93 ページ: 155120-1-11
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Lattice dynamics of the heavy-fermion compound URu2Si2 (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Buhot, M. A. Measson, Y. Gallais, M. Cazayous, A. Sacuto, F. Bourdarot, S. Raymond, G. Lapertot, D. Aoki, L. P. Regnault, A. Ivanov, P. Piekarz, K. Parlinski, D. Legut, C. C. Homes, P. Lejay, R. P. S. M. Lobo
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 91 ページ: 035129-1-13
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.91.035129
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pressure-Temperature-Field Phase Diagram in the Ferromagnet U3P4 (2015)
  • 著者名/発表者名: Araki, Shingo Hayashida, Minami Nishiumi, Naoto Manabe, Hiroki Ikeda, Yoichi Kobayashi, Tatsuo C. Murata, Keizo Inada, Yoshihiko Wisniewski, Piotr Aoki, Dai Onuki, Yoshichika Yamamoto, Etsuji Haga, Yoshinori
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 巻: 84 ページ: 024705-1-8
  • DOI: 10.7566/JPSJ.84.024705
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Uniaxial-Stress-Induced Ferromagnetism in the Itinerant Metamagnetic Compound UCoAl Probed by MagnetostrictionMeasurements (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, Yusei Salce, Bernard Combier, Tristan Aoki, Dai Flouquet, Jacques
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 巻: 84 ページ: 023704-1-4
  • DOI: 10.7566/JPSJ.84.023704
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Large Cyclotron Effective Mass Detected by de Haas-van Alphen Effect in YbCu2Si2 (2015)
  • 著者名/発表者名: Dai Aoki, Fuminori Honda, Yoshiya Homma, DeXin Li, Rikio Settai, Hisatomo Harima, Yoshichika Onuki
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 84 ページ: 035002-1-2
  • DOI: 10.7566/JPSJ.84.035002
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Unusual strong spin-fluctuation effects around the critical pressure of the itinerant Ising-type ferromagnet URhAl (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, Yusei Braithwaite, Daniel Salce, Bernard Combier, Tristan Aoki, Dai Hering, Eduardo N. Ramos, Scheilla M. Flouquet, Jacques
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 91 ページ: 125115-1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.91.125115
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reentrant Superconductivity Driven by Quantum Tricritical Fluctuations in URhGe: Evidence from Co-59 NMR in URh0.9Co0.1Ge (2015)
  • 著者名/発表者名: Tokunaga, Y. Aoki, D. Mayaffre, H. Kraemer, S. Julien, M. -H. Berthier, C. Horvatic, M. Sakai, H. Kambe, S. Araki, S.
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 巻: 114 ページ: 216401-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.216401
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fermi surface instabilities in CeRh2Si2 at high magnetic field and pressure (2015)
  • 著者名/発表者名: Morales, A. Palacio Pourret, A. Seyfarth, G. Suzuki, M. -T. Braithwaite, D. Knebel, G. Aoki, D. Flouquet, J.
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 91 ページ: 245129-1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.91.245129
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microscopic magnetic properties of the ferromagnetic superconductor UCoGe reviewed by x-ray magnetic circular dichroism (2015)
  • 著者名/発表者名: Taupin, M. Sanchez, J. -P. Brison, J. -P. Aoki, D. Lapertot, G. Wilhelm, F. Rogalev, A.
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 92 ページ: 035124-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.92.035124
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optical conductivity of URu2Si2 in the Kondo liquid and hidden-order phases (2015)
  • 著者名/発表者名: Lobo, R. P. S. M. Buhot, J. Measson, M. A. Aoki, D. Lapertot, G. Lejay, P. Homes, C. C.
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 92 ページ: 045129-1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.92.045129
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quasi-two-dimensional Fermi surfaces of the heavy-fermion superconductor Ce2PdIn8 (2015)
  • 著者名/発表者名: Goetze, K. Klotz, J. Gnida, D. Harima, H. Aoki, D. Demuer, A. Elgazzar, S. Wosnitza, J. Kaczorowski, D. Sheikin, I.
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 92 ページ: 115141-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.92.115141
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Non-Fermi-liquid nature and exotic thermoelectric power in the heavy-fermion superconductor UBe13 (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, Yusei Pourret, Alexandre Knebel, Georg Palacio-Morales, Alexandra Aoki, Dai
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 巻: 92 ページ: 241101(R)1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.92.241101
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Ferromagnetic superconductivity and Fermi surface instabilities (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Aoki
  • 学会等名: Workshop: Anomalous Transport in Multipolar and Topological Materials
  • 発表場所: Baltimore, USA
  • 年月日: 2016-03-11 – 2016-03-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] f電子系化合物の純良単結晶育成と強磁性超伝導の最近の進展 (2015)
  • 著者名/発表者名: 青木大
  • 学会等名: 物性研短期研究会
  • 発表場所: 東京大学物性研究所
  • 年月日: 2015-12-08 – 2015-12-09
  • 招待講演
• [学会発表] f電子系化合物の磁性と超伝導 (2015)
  • 著者名/発表者名: 青木大
  • 学会等名: 中性子プラットフォームによる物質材料科学の進展
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所
  • 年月日: 2015-11-12 – 2015-11-13
• [学会発表] Recent advances in ferromagnetic superconductors (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Aoki
  • 学会等名: M2S 2015
  • 発表場所: Geneva, Switzerland
  • 年月日: 2015-08-23 – 2015-08-28
  • 国際学会
• [学会発表] Metamagnetism in heavy fermion systems (2015)
  • 著者名/発表者名: G. Knebel, A. Pourret, D. Aoki, T. Combier, A. Palacio Morales, G. Lapertot, T. D. Matsuda, J. Flouquet
  • 学会等名: 20th International Conference on Magnetism 2015
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-07-05 – 2015-07-10
  • 国際学会