| 研究概要 |
近年,特殊なカゴ状結晶構造をもつ化合物において,特異な超伝導状態や多彩な多極子物性,カゴ中の原子のラットリング振動などの,磁性とフォノン物性が融合した現象が注目されている。今回は,4f電子を2個もつPrイオンを含むPrT_2Zn_<20>(T:遷移金属)の単結晶試料の作製,ならびにそのマクロ物性について調べた。温度プロファイルと原料の仕込み比を最適化することで,10mm程度の,PrRu_2Zn_<20>, PrIr_2Zn_<20>単結晶試料の育成に成功した。PrRu_2Zn_<20>は138Kで構造相転移を示す。非磁性のLaRu_2Zn_<20>でも同様の相転移が150Kで見出されていることから,この相転移が4f電子の磁性起因ではなく,特徴的な結晶構造に由来する電子構造によるものであることが分かった。また,PrIr_2Zn_<20>では0.05K付近で超伝導転移が観測された。
RT_2X_<20>(X=Zn,Al)として初めての超伝導体であり,Prイオンを含む化合物としても充填スクッテルダイトに次ぐ例として興味深い。今後,ミクロ手法を用いた超伝導状態に関する研究が重要となる。比熱・磁化の測定から,4f電子の結晶場基底状態は,PrRu_2Zn_<20>が非磁性一重項,PrIr_2Zn_<20>が非磁性二重項であることが分かった。PrIr_2Zn_<20>の0.4Kでの比熱を温度で割ったC/Tは5J/K^2molにも達し,この二重項の有するエントロピーがどういった機構で解放されるのか,0.4K以下での低温比熱・磁化の測定が待たれる。このように,このPrT_2Zn_<20>が多彩な強相関現象の発現する系であることを確立した。今後,単結晶を得られていない化合物についても,引き続き試料条件の見直しを行い,試料育成を行っていく。
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