極低温熱電係数測定から探る遍歴メタ磁性

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25400361
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 町田 洋 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (40514740)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: メタ磁性 / 熱電係数

研究実績の概要

本研究では、重い電子系において広く見られる、磁化が狭い磁場領域で急激に増加する現象、遍歴メタ磁性について、極低温下の熱電係数を用いて研究を行ってきた。遍歴メタ磁性の最も単純な解釈は、磁場によって近藤一重項が壊され、伝導電子によるｆ電子のモーメントの遮蔽が解かれることによって磁化が伸びるというものである。実際にメタ磁性を示す多くの重い電子系において、メタ磁性が起きる磁場と近藤温度の間に普遍的な関係があることが示されており、近藤効果がメタ磁性の起源に深く関わっていることが示唆される。一方、重い電子系においてもメタ磁性を示さない物質が存在する。低温で非フェルミ液体状態から非従来型超伝導へ転移する重い電子系物質UBe13はその1例である。この系の近藤温度は種々の測定から数Kであるとされているため、上記のメタ磁性磁場と近藤温度との間の普遍的な関係に基づくと、数テスラでメタ磁性が起こることが期待されるが、これまでにこの系でメタ磁性は報告されていない。
本年度は、極低温の熱電係数測定からUBe13の常伝導状態における非フェルミ液体的挙動の起源の解明と、本研究を通してこれまでに得たメタ磁性を示す重い電子系における熱電現象との比較を通して、遍歴メタ磁性のさらなる理解を目指した。その結果、熱電係数において超伝導転移温度直上まで発散的な増大を示す顕著な非フェルミ液体的挙動を観測した。これらの現象は小さなエネルギースケールをもった何らかの揺らぎによって電子が強く散乱されることで引き起こされており、ある種の臨界現象として特徴付けられる可能性を見出した。この揺らぎによってコヒーレンスの十分な発達が妨げられていることがこの系でメタ磁性が観測されない要因の一つに挙げられるが、今後さらに非フェルミ液体の起源を解明することによりメタ磁性との関わりも明らかにしたいと考える。

研究成果

• [雑誌論文] Colossal Seebeck Coefficient of Hopping Electrons in (TMTSF)2PF6 (2016)
  • 著者名/発表者名: Yo Machida, Xiao Lin, Woun Kang, Koichi Izawa, and Kamran Behnia
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 116 ページ: 087003-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.087003
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Non-Fermi Liquid Properties in a Cubic Pr-Based Compound PrPb3 under Magnetic Fields (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida, Y. Machida, K. Izawa, T. Onimaru, and H. S. Suzuki
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 683 ページ: 012031-1-6
  • DOI: 10.1088/1742-6596/683/1/012031
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Common Anomalies of Transport Properties in PrTr2Zn20 (Tr=Ir, Rh) with Non-Kramers Doublet Ground State (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida, Y. Machida, K. Izawa, Y. Shimada, N. Nagasawa, T. Onimaru, and T. Takabatake
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 75 ページ: 529-536
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2015.12.067
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Unstable spin-ice order in the stuffed metallic pyrochlore Pr2+xIr2－xO7－δ (2015)
  • 著者名/発表者名: D. E. MacLaughlin, O. O. Bernal, Lei Shu, Jun Ishikawa, Yosuke Matsumoto, J.-J. Wen, M. Mourigal, C. Stock, G. Ehlers, C. L. Broholm, Yo Machida, Kenta Kimura, Satoru Nakatsuji, Yasuyuki Shimura, and Toshiro Sakakibara
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 ページ: 054432-1-12
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.92.054432
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Thermal Conductivity through the Quantum Critical Point in YbRh2Si2 at Very Low Temperature (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Taupin, G. Knebel, T. D. Matsuda, G. Lapertot, Y. Machida, K. Izawa, J.-P. Brison, and J. Flouquet
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 115 ページ: 046402-1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.046402
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Intact quasiparticles at an unconventional quantum critical point (2015)
  • 著者名/発表者名: M. L. Sutherland, E. C. T. O’Farrell, W. H. Toews, J. Dunn, K. Kuga, S. Nakatsuji, Y. Machida, K. Izawa, and R. W. Hill
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 ページ: 041114-1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.92.041114
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] UBe13 の非フェルミ液体的電気伝導現象における圧力効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 町田洋, 井澤公一, 芳賀芳範, 山本悦嗣, 大貫惇睦
  • 学会等名: 日本 物理学会第71 回年次大会
  • 発表場所: 仙台（東北学院大学）
  • 年月日: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [学会発表] 重い電子系超伝導体UBe13 の非フェルミ液体的電気伝導現象 (2015)
  • 著者名/発表者名: 町田洋, 畑中裕厚, 井澤公一, 芳賀芳範, 山本悦嗣, 大貫惇睦
  • 学会等名: 日本物理学会2015 年秋季大会
  • 発表場所: 大阪（関西大学）
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-19
• [学会発表] Colossal Thermopower Deep Inside the SDW State of (TMTSF)2PF6 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Machida, X. Lin, K. Izawa, W. Kang, and K. Behnia
  • 学会等名: International Conference on Magnetism (ICM 2015)
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-07-05 – 2015-07-10
  • 国際学会