2017 Fiscal Year Annual Research Report
Project Area | J-Physics: Physics of conductive multipole systems |
Project/Area Number |
15H05883
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
中辻 知 東京大学, 物性研究所, 教授 (70362431)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 通人 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (10596547)
小林 寿夫 兵庫県立大学, 物質理学研究科, 教授 (40250675)
榊原 俊郎 東京大学, 物性研究所, 教授 (70162287)
中西 良樹 岩手大学, 理工学部, 准教授 (70322964)
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Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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Keywords | J-Physics / 局在多極子 / 価数揺動 / 多極子近藤効果 / 超伝導 / クラスター多極子 |
Outline of Annual Research Achievements |
反強磁性体Mn3Snにおいて巨大なKerr効果を室温にて発見した。これは反強磁性体金属おいて初めての観測例である。Mnが構成するクラスター八極子がこのKerr効果を発現に重要であることを明らかにした。また、クラスター八極子による磁気ドメインとそのドメイン壁の観察に初めて成功した。Mn3Snが強相関電子系で実現したワイル金属であることを確認した(中辻、有田、鈴木)。Mn3Snにおける巨大なKerr効果の発見に触発され、これまで大きなKerr効果が見られている磁性体について、網羅的な計算を行った。その結果、これまで認識されてこなかった、高次のクラスター多極子が重要な役割を果たす磁性体が数多く存在することが明らかになった(有田, 鈴木)。四極子近藤系PrV2Al20において、高磁場において多極子の相転移による磁気抵抗効果・異方的磁気抵抗効果を発見した(中辻)。PrT2Al20 (T = Ti, V) の精密構造解析を行った結果T = Ti と Vの構造に興味深い差異が見出され、四極子近藤効果との関係が期待される(佐藤)。強四極子秩序を示すPrTi2Al20の[110]方向の磁化測定を行い、2T付近に強四極子秩序変数のスイッチングによる異常を発見した。磁場による多極子の制御という意味では、全く新しい効果である(榊原)。PrV2Al20については弾性異常を発見し、本系が磁場により量子臨界性をコントロールできる典型物質の一つであることを見出した(中西)。スカーミオン物質MnSiと同じ構造を持つEuPtSiについて各磁場方向の磁化測定を行い、MnSiのスカーミオン相との類似性が期待されるA相の出現は異方的で、等方的なMnSiのスカーミオン相との相違があることがわかった(榊原)。低温・高圧力下174Yb放射光メスバウアー分光測定手法を立ち上げ、Yb4f電子状態を直接観測することに成功した。その結果、低温・高圧下でのYb4f電子状態の変化に対応したメスバウアー・スペクトルの変化を観測した(小林)。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
クラスター多極子という概念が強相関電子系の分野のみならず、トポロジー・スピントロニクスなど多方面で重要な役割を果たしていることが明らかになりつつある。特に、この多極子のつくる磁気ドメインの可視化に実験的に成功したことはこの概念の実証を明瞭に示したという意味で重要である。この事実はJ-Physics発足当時は全く想定していなかったという点で当初の計画以上の進展と言える(中辻、有田)。さらに、本研究で提案した新しい理論体系を応用することで、実験家との共著論文が多数出版され、その理論をまとめた解説記事やレビュー論文も出版することができた。(鈴木、有田、中辻)磁気励起の解析に関してはT = Ti 系での単結晶磁気励起分散関係の発見等興味深い結果が得られている上に、上述の構造に関する知見も得られるなど着実な進歩が見られている(佐藤)。PrTi2Al20について、非自明な強四極子秩序の磁気相図を考察する上で重要な実験結果が得られた。(榊原)国内外で初めて低温・高圧力下174Yb放射光メスバウアー分光測定を可能し、2Kで 4GPa までのメスバウアー・スペクトル測定を可能とし、さらに高圧力下での測定の可能性を確かめた。(小林)
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Strategy for Future Research Activity |
その存在が実証されたクラスター八極子の動的な性質について、実験的に明らかにする。四極子近藤系においては、八極子秩序などの可能性を追求する(中辻)。クラスター多極子が重要になる反強磁性絶縁体は金属に比べて数も多いので、計算範囲を広げて結果を整理し、できるだけ早い時期に論文として公表する。このほか、スピントロニクスの拡張として多極子を活用する可能性について検討を行う(有田)。今後は引き続き、多極子理論を応用した新しい理論体系の構築に取り組む他、局在多極子の第一原理計算手法を発展させ、Ce, Yb系化合物の電子状態研究に適用していく(鈴木)。研究計画後半を迎えるにあたり、これまで得られた PrT2Al20 系の知見を総合的に解析し論文発表する。まず、結晶構造解析結果を論文にまとめ、その後精密結晶構造に基づく磁気励起解析を進める。また、高い波数領域までの中性子磁気回折実験を行うことで今度こそ多極子秩序変数を決定する(佐藤)。回転磁場下の磁化測定を高度化することにより、多極子秩序に伴う対称性の破れの検出を行う。具体的には、EuPtSiの異方的なA相の角度変化、反強四極子秩序物質PrV2Al20の相図の異方性などについて実験を行う(榊原)。引き続きPrV2Al20については量子臨界性の磁場異方性について精密計測を実施し、四重極モーメントに関するトロイダル状態の期待も含めた研究を推進する。また単一サイト効果に関する知見を得るため、非磁性Laとの混晶系についても研究を進める。さらにSmベースの1-2-20系についても新規量子現象探索を広く展開し、価数揺動系でいかに磁場鈍感の重い準粒子が形成されるか明らかにしていく(中西)。局在4f多極子間相互作用と伝導電子混成(近藤)効果との関係を、多重極限環境(低温・高磁場・高圧力)下174Yb放射光メスバウー分光法を用いて、超微細相互作用を通じた4f電子状態の直接観測により明らかにする(小林)。
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Research Products
(221 results)
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[Journal Article] Quantum valence criticality in a correlated metal2018
Author(s)
Kuga K、Matsumoto Y、Okawa M、Suzuki S、Tomita T、Sone K、Shimura Y、Sakakibara T、Nishio-Hamane D、Karaki Y、Takata Y、Matsunami M、Eguchi R、Taguchi M、Chainani A、Shin S、Tamasaku K、Nishino Y、Yabashi M、Ishikawa T、Nakatsuji S
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Journal Title
Science Advances
Volume: 4
Pages: eaao3547
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Fermi surface in the absence of a Fermi liquid in the Kondo insulator SmB62017
Author(s)
Hartstein M,Toews W, HHsu Y.-T.Zeng B, Chen X,Hatnean, Ciomaga,Zhang Q. R,Nakamura S,Padgett A. S,Rodway-Gant G,Berk J,Kingston M. K,Zhang G. H,Chan M. K,Yamashita S,Sakakibara T,Takano Y,Park J.-H,Balicas L,Harrison N,Shitsevalova N,Balakrishnan G,Lonzarich G. G,Hill R. W,Sutherland M,Sebastian Suchitra E.
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Journal Title
Nature Physics
Volume: 14
Pages: 166~172
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] 立方晶キラル反強磁性体EuPtSiの巨大なホール効果と磁気抵抗2018
Author(s)
垣花将司, 伊覇航, 安次富洋介, 青木大, 仲村愛, 本多史憲, 中島美帆, 天児寧, 中村翔太, 榊原俊郎, 辺土正人, 仲間隆男, 大貫惇睦
Organizer
日本物理学会第73回年次大会
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[Presentation] 重い電子系U1-xThxBe13の極低温電気抵抗・比熱における非フェルミ液体的性質2018
Author(s)
清水悠晴, 橘高俊一郎, 中村翔太, 榊原俊郎, 青木大, 佐藤芳樹, 本間佳哉, 仲村愛, Maurya Arvind, 李徳新, 本多史憲
Organizer
日本物理学会第73回年次大会
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[Presentation] 立方晶キラル反強磁性体EuPtSiと関連する化合物での新しい磁性相2018
Author(s)
大貫惇睦, 垣花将司, 青木大, 仲村愛, 本多史憲, 中島美帆, 天児寧, 中村翔太, 榊原俊郎, 辺土正人, 仲間隆男
Organizer
日本物理学会第73回年次大会
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[Presentation] 重い電子系化合物 -YbAlB4の低温における磁場下物性2018
Author(s)
大浦桃子, 池田修悟, 田中良和, 玉作賢治, 増田亮, 小林康浩, 瀬戸誠, 依田芳卓, 鈴木慎太郎, 久我健太郎, 中辻知, 小林寿夫
Organizer
日本物理学会第73回年次大会
Invited
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[Presentation] 価数揺動物質 YbAlB4 の低温・高圧力下 174Yb 放射光メスバウアー分法による研究2018
Author(s)
小林寿夫, 大浦桃子, 池田修悟, 増田亮, 小林康浩, 瀬戸誠, 玉作賢治, 依田芳卓, 鈴木慎太郎, 久我健太郎, 中辻知
Organizer
日本物理学会第73回年次大会
Invited
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[Presentation] RNiO3 (R: 希土類)の圧力誘起金属 絶縁体転移とNiの電子状態2018
Author(s)
永澤延元, 池田修悟, 河口沙織, 平尾直久, 大石泰生, 平岡望, 浦崎真人, 池野豪一, J. A. Alonso, M. J. Martinez-Lope, M. M. Abd-Elmeguid, 小林寿夫
Organizer
日本物理学会第73回年次大会
Invited
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[Presentation] Magnetic octupole induced large magneto-optical Kerr effect in the antiferromagnetic Weyl metal Mn3Sn2018
Author(s)
T. Higo, H. Man, M. Ikhlas, T. Koretsune, M.-T. Suzuki, R. Arita, D. Gopman, Y. Kabanov, R. Shull, O. van ’t Erve, Liang Wu, D. Rees, S. Patankar, J. Orenstein,Yufan Li, C.L. Chien, and S. Nakatsuji
Organizer
J-Physics平成29年度領域全体会議
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[Presentation] The evaluation of Diracness in Pb1-xSnx from the quantum oscillation phenomena in magnetic fields2017
Author(s)
K. Akiba, A. Miyake, H. Sakai, K. Katayama, T. Sakamoto, N. Hanasaki, S. Takaoka, Y. Nakanishi, M. Yoshizawa, Y. Uwatoko, M. Tokunaga
Organizer
International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES 2017)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Elastic properties of Eu-based compounds EuX4 (X: Ge, Al) probed by ultrasonic measurements2017
Author(s)
中西良樹, 大山雄輔, 谷口正弥, 中村匡宏, 長谷川潤弥, 中村光輝, 吉澤正人, 仲村愛, 辺土正人, 大貫惇睦
Organizer
J-Physics 2017 : International Workshop on Multipole Physics and Related Phenomena
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[Presentation] 磁気抵抗から観たアンダードープBi-2223の超伝導揺らぎ2017
Author(s)
渡辺孝夫, 佐々木菜絵, 川村圭輔, 足立伸太郎, 藤井武則, 木村尚次郎, 伊藤利充, 谷口晴香, 中西良樹, 吉澤正人, 近藤晃弘, 金道浩一
Organizer
日本物理学会第73回年次大会(東京理科大学)
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[Presentation] CeCo(In,Zn)5における磁場誘起量子臨界揺らぎ2017
Author(s)
横山淳, 益子寛明, 大島佳樹, 鈴木康平, 天谷健一, 清水悠晴, 近藤晃弘, 金道浩一, 中村翔太, 榊原俊郎
Organizer
日本物理学会 2016年秋季大会
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[Presentation] 磁場角度分解比熱測定によるSr2RuO4の超伝導ギャップ構造の再検証2017
Author(s)
橘高俊一郎, 中村翔太, 榊原俊郎, 菊川直樹, 寺嶋太一, 宇治進也, Dmitry Sokolov, Andrew P. Mackenzie, 入江恒輝, 堤康雅, 町田一成
Organizer
日本物理学会 2016年秋季大会
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[Presentation] Physical properties of heavy fermion compound YbAlB4 at low temperature under pressure and magnetic fields2017
Author(s)
M. Oura, S. Ikeda, R. Masuda, Y. Kobayashi, M. Seto, Y. Yoda, N. Hirao, S.I. Kawaguchi, Y. Ohishi, S. Suzuki, K. Kuga, S. Nakatsuji, and H. Kobayashi
Organizer
The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Thermal expansion and magnetostricition studies of multipole order in PrT2AAI20(T=Ti,V)2017
Author(s)
S. Nakatsuji, K. Hattori, M. Takigawa, T. Sato, Y. Nakanishi, Y.B.Kim, Y. Shimura, A. Sakai, Y. Nagaoka, K. Matsubayashi
Organizer
J-Physics Topical Meeting:Exotic Phenomena in Itinerant Multipole Systems
Int'l Joint Research
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[Presentation] カイラル反強磁性体Mn3Snにおける磁気光学効果と磁気八極子ドメインの直接観測2017
Author(s)
肥後友也, H. Man, M. Ikhlas, 是常隆, 鈴木通人, 有田亮太郎, D.B. Gopman, O.M.J. van ’t Erve, R.D. Shull, Liang Wu, J. Orenstein, 中辻知
Organizer
11回物性科学領域横断研究会 11th Joint Workshop of Scientific Research on Innovative Areas
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[Presentation] カイラル反強磁性体Mn3Snにおける表面状態の観測2017
Author(s)
向笠清隆, 下澤雅明, 鈴木喜貴, 杉井かおり, 近藤潤, 山下穣, 多田靖啓, 中村壮智, 勝本信吾, Muhammad Ikhlas, 冨田崇弘, 肥後友也, 中辻知, Marcin Konczykowski, 松田祐司, 松浦康平, 水上雄太, 芝内孝禎
Organizer
日本物理学会2017年秋季大会
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[Presentation] 価数揺動物質YbAlB4におけるYb 3d内殻光電子スペクトル線二色性2017
Author(s)
久我健太郎, 金井惟奈,藤原秀紀, 藤岡修平, 山神光平, 濱本諭, 青山雄一, 関山明, 東谷篤志, 門野利治, 今田真, 山崎篤志, 玉作賢治, 矢橋牧名, 石川哲也, 中辻知, 木須孝幸
Organizer
日本物理学会2017年秋季大会
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[Presentation] 重い電子系化合物α-YbAlB4の低温における圧力・磁場依存性II2017
Author(s)
大浦桃子, 池田修悟, 増田亮, 小林康浩, 瀬戸誠, 依田芳卓, 平尾直久, 河口沙織, 大石泰生, 鈴木慎太郎, 久我健太郎, 中辻知, 小林寿夫
Organizer
日本物理学会2017年秋季大会
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[Presentation] The high magnetic transition temperature and Kondo Insulator-like transport property in α-YbAl1-xMnxB42017
Author(s)
S. Suzuki, K. Takubo, K. Kuga, W. Higemoto, T. U. Ito, T. Tomita, Y. Shimura, Y.Matsumoto, Cedric Bareille, H. Wadati, S. Shin and S. Nakatsuji
Organizer
Strongly Correlated Electron Systems, 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] Anisotropic Magetresistance in High-Magnetic-Field Phase and Field-Induced Quantum Criticality in the Quadrupolar Kondo Lattice Prv2Al202017
Author(s)
Y. Shimura, B. Zeng, R. U. Schoenemann, Q. Zhang, D. Rhodes, M. Tsujimoto, Y. Matsumoto, A, Sakai, T. Sakakibara, K. Araki, W. Zheng, Q. Zhou, L. Balicas and S. Nakatsuji
Organizer
Strongly Correlated Electron Systems, 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] Magneto-optical Kerr effects and real-time imaging of magnetic domains in the non-collinear antiferromagnetic metal Mn3Sn2017
Author(s)
T. Higo, H. Man, D. B. Gopman, Liang Wu, Y. P. Kabanov, O. M. J. van ’t Erve, D. Rees, Yufan Li, S. Patankar, M. Ikhlas, C. L. Chien, R. D. Shull, J. Orenstein, and S. Nakatsuji
Organizer
International Conference on Topological Materials Science 2017 (TopoMat2017)
Int'l Joint Research
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