微少磁化測定による超低温強磁場下の重い電子系ウラン超伝導体の電子状態の研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12640333
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 左近 拓男 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80271964)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 憲昭 名古屋大学, 理学研究科, 助教授 (30170773) ; 本河 光博 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30028188)
• Keywords: 磁化 / 重い電子系 / 超低温 / 希釈冷凍機 / 超伝導磁石 / 強磁場 / f電子系

Research Abstract

f電子系化合物にみられる重い電子系や、低次元量子スピン系などの強相関電子系では、特性温度が1Kから数Kと極めて低く、1K程度で反強磁性などの磁気転移を示す物質がある。また、遷移金属化合物の量子スピン系磁性体においても1K以下の極低温で興味ある磁性を示すものも見つかっている。これらの物質の基底状態、励起状態を系統的に研究するためには1K以下の超低温強磁場下の極限条件において磁気状態の精密な観測が必要である。
磁化測定法は、重い電子系などの金属を扱うために、引き抜き法や振動法(VSM)のような渦電流による発熱の心配がなく、また、磁気相転移を詳細に論議する場合にも磁気転移点での磁化の転移の次数や臨界指数などの熱力学量を詳細に調べることを可能にするために、定常磁場及び勾配磁場中で試料が受けるFaraday力を利用したキャパシタンス法を開発した。この装置は磁場勾配を試料の近くに配置したNiにより発生させるために特別な磁場勾配用磁石を用いる必要がないので非常にコンパクトであり、既存の超伝導磁石やハイブリッド磁石及び希釈冷凍機に組み込んで超低温・超強磁場での磁化測定が可能である。我々は限られた磁場空間に挿入するために小型の希釈冷凍機を使用しており、そのため上部からの熱侵入を極力抑えることが重要である。キャパシタンス用の同軸線には微細径のNbTi導線を用いることで、40mKまで冷却することができた。この装置を用いて、重い電子系の超伝導体として知られるUPd_2Al_3の等温磁化過程を測定した。この物質は反強磁性体であり、二回軸方向に磁場を加えるとB_m〜18Tでメタ磁性転移を示すが、超低温では明確な磁気履歴を示すことが分かった。B_mでの磁化の鋭い跳びと磁気履歴を示すことからこの転移は一次転移であると結論できた。

Research Products

• [Publications] Takuo Sakon,Mitsuhiro Motokawa: "Magnetomechanical Magnetization Measurements at Ultralow Temperature"Review of Scientific Instruments. 71巻9号. 3474-3477 (2000)
• [Publications] Takuo Sakon,N.K.Sato,T.komatsubara,M.Motokawa: "Temperature and Field Dependence of Magnetization on UPd_2Al_3"Physica B. 281-282巻. 240-241 (2000)
• [Publications] Takuo Sakon,Y.Nakanishi,M.Kubota,T.Suzuki,M.Motokawa: "Magnetization Measurements on Ce/sub x/La/sub 1-x/Sb in Static and Pulsed Magnetic Fields"Physica B. 281-282巻. 445-446 (2000)