| 研究領域 | J-Physics：多極子伝導系の物理 |
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| 研究課題/領域番号 |
18H04312
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
松林 和幸 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (10451890)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 重い電子系超伝導 / 多極子秩序 / 圧力効果 / 非フェルミ液体 |
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| 研究実績の概要 |
近年、多極子自由度が関与した多彩な相転移や伝導現象が実験的に見出され、その中でも四極子自由度を持つ非磁性Pr系化合物における四極子秩序と超伝導の相関が注目を集めている。本研究では、PrTi2Al20における強四極子秩序の量子相転移近傍における圧力誘起重い電子超伝導を基軸とし、局在四極子が伝導電子との強い混成により遍歴性を獲得していく過程で発現する四極子自由度が関与した近藤効果や量子臨界現象、超伝導の熱力学的な特性を高圧下での精密物性測定によって明らかにすることを目的としている。具体的には、複合極限環境下(高圧・高磁場・極低温)における比熱および熱電能測定法の開発を行うことで上記の研究目的の達成を目指す。
初年度は、高圧耐性を有するチップ抵抗器(高感度・低バックグラウンドも兼ね備えている)を用いた交流比熱測定法を確立させるべく、その開発に集中的に取り組んだ。様々な試行錯誤の結果、チップ抵抗器をエポキシ樹脂でコーティングすることにより、高圧環境下でも安定的にチップ抵抗を動作させることに成功した。また、チップ抵抗器と試料の熱接触や熱容量の大きさの比率などの条件について最適化を図ることで、高圧力下においても比熱の絶対値も含めた高精度の測定が可能であることがわかった。また、比熱測定の開発で得られた知見をもとに、同じチップ抵抗器を用いた極低温・高圧下での熱電能測定システムの立ち上げについてもその見通しが得られた。
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| 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
従来の高圧環境下における比熱測定では主として温度計に熱電対が用いられてきたため、極低温域における感度低下や磁場依存性の議論に精度を欠いていた。本研究では、高圧耐性を付加したチップ抵抗器を用いることで、上記の問題点を克服した比熱測定法の開発が順調に進展した。また、比熱測定法の開発で培われた技術を用いることで、極低温・高圧下での熱電能測定への応用が可能となったことについても、当初の計画通りの進捗状況にあると言える。これらの開発によって、多極子と伝導電子の混成効果がフェルミ面に与える影響や、四極子揺らぎが関与した超伝導や四極子近藤効果などの熱力学的な特性を実験的に明らかにできると期待される。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度に取り組んだ高圧下における比熱および熱電能測定の開発に関して、10万気圧級の高圧下においても高い精度のでの実験が可能となるように、測定システムの改良に取り組む。これと並行して、強四極子秩序と超伝導を示すPrTi2Al20の測定に取り組むが、研究が順調に進展した場合は反四極子秩序と超伝導を示すPrV2Al20についても高圧下比熱測定を行う。ただし、PrV2Al20の極低温物性には試料依存性があるため、 試料の質と高圧物性との相関も明らかにしたい。これらの物質に対する系統的な比熱の温度・磁場依存性を精密測定から、超伝導ギャップに加えて、四極子近藤格子の特徴的なエネルギースケールを評価する。
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