一軸性圧力下での角度分解磁場中比熱測定から探る重い電子系超伝導

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25800186
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 橘高 俊一郎 東京大学, 物性研究所, 助教 (80579805)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 重い電子系 / 超伝導 / 一軸性圧力 / 比熱

研究実績の概要

本研究では、非従来型超伝導の発現メカニズムに迫ることを目的として、角度分解磁場中比熱測定から様々な重い電子系超伝導体のギャップ構造の解明を目指した。加えて、異方的結晶歪みのもとで非従来型超伝導の個性がより顕著に現れる可能性に着目し、一軸性圧力下で角度分解磁場中比熱測定が可能な装置の開発・改良に取り組んだ。

本年度は、CeCu2Si2の多バンドフルギャップ超伝導に関して国際会議SCES2014で口頭講演を行った。また、本年度の重要な成果の一つとして、常圧での角度分解磁場中比熱測定からUBe13の超伝導ギャップ構造を明らかにしたことが挙げられる。これまでUBe13は超伝導ギャップにノードを持つと考えられてきたが、CeCu2Si2と同様に、実はフェルミ面上には目立ったギャップノードが存在しないことを明らかにした。結果の詳細は論文にまとめてPhys. Rev. Lett.誌で公表した。30年以上もの間、ギャップノードを持つと考えられてきた重い電子系超伝導体CeCu2Si2とUBe13においてフルギャップ超伝導状態を相次いで見出した本研究成果は、重い電子系超伝導の研究に新たな展開をもたらすと期待される。

また、本年度はSr2RuO4の一軸性圧力下比熱測定にも取り組んだ。Sr2RuO4は劈開性を持ち、圧力方向にも敏感であるため、加圧機を機械式からハンドプレス式に変更し、加圧方法を改善した。本研究は現在進行中であり、興味深い結果が得られつつある。また、ごく最近発見されたSr2RuO4の磁場中超伝導1次転移に関して新たな知見を得るために、磁場方位精密制御下での極低温磁化測定を行った。その結果、超伝導1次転移で鋭い磁化のジャンプを観測し、その大きさがパウリ常磁性効果で期待されるジャンプと同程度に大きいことを明らかにした。結果の詳細は論文にまとめてPhys. Rev. B誌で公表した。

研究成果

• [雑誌論文] Field-Orientation Dependence of Low-Energy Quasiparticle Excitations in the Heavy-Electron Superconductor UBe13 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, S. Kittaka, T. Sakakibara, Y. Haga, E. Yamamoto, H. Amitsuka, Y. Tsutsumi, and K. Machida
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 114 ページ: 147002(1-6)
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.114.147002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantum phase near the saturation field in the S=1/2 frustrated spin ladder (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, H. Miyagai, Y. Kono, S. Kittaka, T. Sakakibara, K. Iwase, T. Ono, T. Shimokawa, and Y. Hosokoshi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 91 ページ: 125104(1-5)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.91.125104
  • 査読あり
• [雑誌論文] S=1/2 ferromagnetic-antiferromagnetic alternating Heisenberg chain in a zinc-verdazyl complex (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, Y. Shinpuku, T. Shimokawa, K. Iwase, T. Ono, Y. Kono, S. Kittaka, T. Sakakibara, and Y. Hosokoshi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 91 ページ: 085117(1-6)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.91.085117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sharp Magnetization Jump at the First-Order Superconducting Transition in Sr2RuO4 (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kittaka, A. Kasahara, T. Sakakibara, D. Shibata, S. Yonezawa, Y. Maeno, K. Tenya, and K. Machida
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 ページ: 220502(R)(1-5)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.220502
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin-Chirality-Driven Ferroelectricity on a Perfect Triangular Lattice Antiferromagnet (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Mitamura, R. Watanuki, K. Kaneko, N. Onozaki, Y. Amou, S. Kittaka, R. Kobayashi, Y. Shimura, I. Yamamoto, K. Suzuki, S. Chi, and T. Sakakibara
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 113 ページ: 147202(1-5)
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.147202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic Superconductivity of the Caged Compound Y5Rh6Sn18 with Unusual Normal-State Electrical Resistivity (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Kase, S. Kittaka, T. Sakakibara, and J. Akimitsu
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc 巻: 3 ページ: 015042(1-5)
  • DOI: 10.7566/JPSCP.3.015042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field-induced incommensurate phase in the strong-rung spin ladder with ferromagnetic legs (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, H. Miyagai, M. Yoshida, M. Takigawa, K. Iwase, T. Ono, N. Kase, K. Araki, S. Kittaka, T. Sakakibara, T. Shimokawa, T. Okubo, K. Okunishi, A. Matsuo, and Y. Hosokoshi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 89 ページ: 220402(R)(1-5)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.89.220402
  • 査読あり
• [学会発表] Heat capacity measurements on UBe13 in rotated magnetic fields: anisotropic response in the normal state and the absence of nodal quasiparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimizu, S. Kittaka, T. Sakakibara, Y. Haga, E. Yamamoto, H. Amitsuka, Y. Tsutsumi, and K. Machida
  • 学会等名: The 20th International Conference on Magnetism (ICM2015)
  • 発表場所: Barcelona (Spain)
  • 年月日: 2015-07-05 – 2015-07-10
• [学会発表] First-order superconducting transition of Sr2RuO4 investigated by magnetization and magnetic torque (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Kittaka, A. Kasahara, T. Sakakibara, D. Shibata, S. Yonezawa, Y. Maeno, K. Tenya, and K. Machida
  • 学会等名: The 20th International Conference on Magnetism (ICM2015)
  • 発表場所: Barcelona (Spain)
  • 年月日: 2015-07-05 – 2015-07-10
• [学会発表] 重い電子系化合物UBe13の高磁場常伝導状態及び超伝導相内における磁気異常の磁気応答 (2015)
  • 著者名/発表者名: 清水悠晴、河野洋平、榊原俊郎、橘高俊一郎、芳賀芳範、山本悦嗣、網塚浩
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-03-24
• [学会発表] カゴ状構造を有するY5Tr6Sn18 （Tr：遷移金属）の超伝導ギャップ構造の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 加瀬直樹、橘高俊一郎、榊原俊郎、照井祐輔、中野智仁、武田直也、秋光純
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-03-22
• [学会発表] CeCu2Si2とUBe13における比熱と核磁気緩和率の温度依存性：多バンドフルギャップ超伝導の検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎、堤康雅、清水悠晴、榊原俊郎、池田浩章、町田一成
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 超伝導体Sr2RuO4の磁場方向を精密制御した極低温磁化測定及び磁気トルク測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 笠原聡、橘高俊一郎、榊原俊郎、柴田大輔、米澤進吾、前野悦輝、天谷健一、町田一成
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-09-10
• [学会発表] カゴ状構造を有する Sc5Tr6Sn18(Tr = Co, Rh, Ir)の超伝導特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 加瀬直樹、照井祐輔、中野智仁、武田直也、橘高俊一郎、榊原俊郎、秋光純
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-09-10
• [学会発表] 重い電子系化合物UBe13における超伝導対称性と磁気異常及び非フェルミ液体状態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 清水悠晴、橘高俊一郎、榊原俊郎、芳賀芳範、網塚浩、町田一成
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-09-08
• [学会発表] 比熱測定から調べた空間反転対称性の破れた超伝導体CePt3Siの磁場方位依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 橘高俊一郎、河野洋平、榊原俊郎、Ernst Bauer
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-09-07
• [学会発表] Gap symmetry of the heavy fermion superconductor CeCu2Si2 revisited: thermodynamic study (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kittaka, Y. Aoki, Y. Shimura, T. Sakakibara, S. Seiro, C. Geibel, F. Steglich, H. Ikeda, Y. Tsutsumi, and K. Machida
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2014 (SCES2014)
  • 発表場所: Grenoble (France)
  • 年月日: 2014-07-08
• [備考] 研究室のホームページ
  • URL: http://sakaki.issp.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 個人のホームページ
  • URL: http://sakaki.issp.u-tokyo.ac.jp/user/kittaka/index.html