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2020 年度 実績報告書

複合アニオンにおける電子ネマティック秩序と超伝導との相関の解明

公募研究

研究領域複合アニオン化合物の創製と新機能
研究課題/領域番号 19H04696
研究機関京都大学

研究代表者

北川 俊作  京都大学, 理学研究科, 助教 (50722211)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード低温物性 / 超伝導 / 磁性 / 複合アニオン
研究実績の概要

本研究の目的は、複合アニオン物質に関するNMR測定によって、超伝導や磁性、ネマティック秩序など、固体中で現れる特異な電子状態の性質を解明することである。ターゲット物質として2次元Ti2O面を結晶構造にもつBaTi2(Sb1-xBix)2Oの測定を行う予定であったが、試料のサイズや測定装置の都合でNMR信号を観測するに至らなかった。そこで、複数の複合アニオン関連物質のNMR測定を行った。以下に主な成果の概要を示す。
1.V-NMRを用いた酸窒化物SrVO2.2N0.6の2次元的電子状態の解明:SrVO2.2N0.6では周期的なアニオン欠損によって価数の異なる3種類のVサイト(V1,V2,V3)が存在する。NMRを用いるとそれぞれのVサイトの電子状態を調べることが可能である。実際、NMRスペクトルは2つのピークに分離することができる。この2つのピークを測定することで、伝導電子がはV2,V3サイトからなる2次元面のみに存在していること、5 K以下で非常に小さい磁気秩序モーメントを持つ反強磁性秩序が存在することがわかった。酸窒化物SrVO2.2N0.6は周期的なアニオン欠損によって誘起された2次元的なフェルミ面のネスティングによって反強磁性秩序を示す物質であるといえる。
2.トポロジカルラインノーダル物質CaSb2の超伝導状態の解明:CaSb2は、バンド構造に対称性に保護されたディラックラインノードが存在する物質である。最近、この物質が1.7K以下で超伝導になることが報告された。トポロジカルに非自明な電子状態においては、その超伝導特性にも、トポロジカルに非自明な性質が現れることが期待できる。そこで、Sb核の核四重極共鳴を用いて常伝導状態、超伝導状態の電子状態を調べた。測定の結果、常伝導状態において非自明な電子状態の検出には至らなかった。また、超伝導状態は、多くの物質と同様、s波であることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

すべての論文出版に関して簡単な解説記事をweb公開

  • 研究成果

    (35件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (5件)

  • [国際共同研究] CEA-Grenoble(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      CEA-Grenoble
  • [国際共同研究] University of Michigan/NIST(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Michigan/NIST
  • [雑誌論文] Anisotropic response of spin susceptibility in the superconducting state of UTe2 probed with 125Te竏誰MR measurement2021

    • 著者名/発表者名
      Genki Nakamine, Katsuki Kinjo, Shunsaku Kitagawa, Kenji Ishida, Yo Tokunaga, Hironori Sakai, Shinsaku Kambe, Ai Nakamura, Yusei Shimizu, Yoshiya Homma, Dexin Li, Fuminori Honda, Dai Aoki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 103 ページ: L100503

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.L100503

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Strain-induced creation and switching of anion vacancy layers in perovskite oxynitrides2020

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Yamamoto, Akira Chikamatsu, Shunsaku Kitagawa, 他25人
    • 雑誌名

      Nat. Commun.

      巻: 11 ページ: 5923

    • DOI

      10.1038/s41467-020-19217-7

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetic-Field Dependence of Novel Gap Behavior Related to the Quantum-Size Effect2020

    • 著者名/発表者名
      Tomonori Okuno, Yuta Kinoshita, Satoshi Matsuzaki, Shunsaku Kitagawa, Kenji Ishida, Michihiro Hirata, Takahiko Sasaki, Kohei Kusada, and Hiroshi Kitagawa
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 89 ページ: 95002

    • DOI

      10.7566/JPSJ.89.095002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variation in Superconducting Symmetry Against Pressure on Noncentrosymmetric Superconductor Cd2Re2O7 Revealed by 185/187Re Nuclear Quadrupole Resonance2020

    • 著者名/発表者名
      Shunsaku Kitagawa, Kenji Ishida, Tatsuo C. Kobayashi, Yasuhito Matsubayashi, Daigorou Hirai, and Zenji Hiroi
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 89 ページ: 53701

    • DOI

      10.7566/JPSJ.89.053701

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two Qualitatively Different Superconducting Phases under High Pressure in Single-Crystalline CeNiGe32020

    • 著者名/発表者名
      Shunsaku Kitagawa, Shingo Araki, Tatsuo C. Kobayashi , and Yoichi Ikeda
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 89 ページ: 63702

    • DOI

      10.7566/JPSJ.89.063702

    • 査読あり
  • [学会発表] ラインノード物質CaSb2における圧力に対する超伝導転移温度の非単調な変化2021

    • 著者名/発表者名
      北川俊作
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
  • [学会発表] YouTubeを用いた強相関磁性・超伝導に関するアウトリーチ活動2021

    • 著者名/発表者名
      北川俊作
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] UTe2のNMRによる圧力下磁気異方性の研究2021

    • 著者名/発表者名
      金城克樹
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
  • [学会発表] UTe2の超伝導状態のスピン磁化率2021

    • 著者名/発表者名
      石田憲二
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
  • [学会発表] Pt-Cuナノ粒子のNMRによる研究2021

    • 著者名/発表者名
      木下雄大
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
  • [学会発表] Ybジグザグ鎖をもつYbCuS2における低温秩序相のNQR測定2021

    • 著者名/発表者名
      堀文哉
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
  • [学会発表] ラインノード物質CaSb2の常伝導状態における121/123Sb-NMR/NQR2021

    • 著者名/発表者名
      髙橋秀光
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
  • [学会発表] 29Si-NMRを用いた近藤絶縁体YbIr3Si7のc軸磁場に対する磁気状態の変化に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      小林琢実
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
  • [学会発表] 125Te-NMRによるスピン三重項超伝導候補物質UTe2の磁気的性質の異方性の研究2021

    • 著者名/発表者名
      藤林裕己
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
  • [学会発表] トポロジカルラインノード物質CaSb2における超伝導2021

    • 著者名/発表者名
      北川俊作
    • 学会等名
      新学術領域領域会議
  • [学会発表] 121/123Sb-NMR/NQR studies on superconducting line-nodal material CaSb22020

    • 著者名/発表者名
      Hidemitsu Takahashi
    • 学会等名
      Spice Workshop -Topological Superconductivity in Quantum Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] New avenue of outreach activities - how to become a YouTuber -2020

    • 著者名/発表者名
      北川俊作
    • 学会等名
      GIMRT-REMAS2020
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] NMRを用いた複合アニオンにおける電子状態の解明2020

    • 著者名/発表者名
      北川俊作
    • 学会等名
      新学術領域領域会議
  • [学会発表] 重い電子系超伝導体CeRh2As2における単結晶NQR測定2020

    • 著者名/発表者名
      木舩茉悠
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [学会発表] Pt-Pdナノ粒子の195Pt-NMRによる研究2020

    • 著者名/発表者名
      木下雄大
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [学会発表] ラインノード物質CaSb2の121/123Sb-NMR/NQR2020

    • 著者名/発表者名
      髙橋秀光
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [学会発表] ラインノード物質CaSb2の圧力下電気抵抗測定2020

    • 著者名/発表者名
      北川俊作
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [学会発表] Sr2RuO4の上部臨界磁場近傍における超伝導状態2020

    • 著者名/発表者名
      金城克樹
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [学会発表] UTe2における超伝導多重相のNMRによる観測2020

    • 著者名/発表者名
      仲嶺元輝
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [学会発表] 強磁性超伝導体UCoGeの強磁性転移の研究2020

    • 著者名/発表者名
      松崎聡
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [学会発表] 希土類カルコゲナイドYbCuS2のCu-NMR2020

    • 著者名/発表者名
      堀文哉
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [学会発表] UTe2の圧力下における核磁気共鳴測定2020

    • 著者名/発表者名
      金城克樹
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
  • [図書] 複合アニオン化合物の科学2021

    • 著者名/発表者名
      稲熊宜之、内本喜晴、荻野拓、越智正之、垣花眞人、陰山洋、北川俊作、木本浩司、桑原彰秀、小林玄器、小林亮、設楽一希、高津浩、竹入史隆、田部勢津久、辻本吉廣、長谷川哲也、林克郎、廣瀬靖、本郷研太、前園涼、前田和彦、鱒渕友治、松石聡、三上昌義、八島正知、山本健太郎、山本隆文
    • 総ページ数
      264
    • 出版者
      丸善出版
    • ISBN
      978-4-621-30610-9
  • [備考] 論文出版

    • URL

      https://ss.scphys.kyoto-u.ac.jp/category/%e8%ab%96%e6%96%87%e5%87%ba%e7%89%88/

  • [備考] 研究者個人ページ

    • URL

      https://sites.google.com/view/kitagawa-shunsaku/home

  • [備考] Cd2Re2O7の超伝導対称性が圧力でs波からp波へ

    • URL

      https://ss.scphys.kyoto-u.ac.jp/cd2re2o7%e3%81%ae%e8%b6%85%e4%bc%9d%e5%b0%8e%e5%af%be%e7%a7%b0%e6%80%a7%e3%81%8c%e5%9c%a7%e5%8a%9b%e3%81%a7s%e6%b3%a2%e3%81%8b%e3%82%89p%e6%b3%a2%e3%81%b8/

  • [備考] UCoGeの強磁性量子臨界近傍の超伝導

    • URL

      https://ss.scphys.kyoto-u.ac.jp/ucoge%e3%81%ae%e5%bc%b7%e7%a3%81%e6%80%a7%e9%87%8f%e5%ad%90%e8%87%a8%e7%95%8c%e8%bf%91%e5%82%8d%e3%81%ae%e8%b6%85%e4%bc%9d%e5%b0%8e/

  • [備考] 量子サイズ効果の磁場依存性を検証

    • URL

      https://ss.scphys.kyoto-u.ac.jp/%e9%87%8f%e5%ad%90%e3%82%b5%e3%82%a4%e3%82%ba%e5%8a%b9%e6%9e%9c%e3%81%ae%e7%a3%81%e5%a0%b4%e4%be%9d%e5%ad%98%e6%80%a7%e3%82%92%e6%a4%9c%e8%a8%bc/

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公開日: 2021-12-27  

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