2020 Fiscal Year Research-status Report
Emergent Research for Novel Itinerant-Electron Properties in Transition-Metal Compounds
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18KK0150
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
吉村 一良 京都大学, 理学研究科, 教授 (70191640)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
那波 和宏 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (10723215)
小林 慎太郎 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, テニュアトラック研究員 (10771892)
太田 寛人 京都大学, 工学研究科, 講師 (60546985)
道岡 千城 京都大学, 理学研究科, 助教 (70378595)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 遍歴物性 / 磁性 / 超伝導 / フラストレーション効果 / 遷移金属化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新たな量子物性を生み出す新物質の創成は，固体物性物理化学の基礎・応用研究の両分野の発展に大きな貢献をもたらし，この研究分野のブレイクスルーへと繋がるものである．本研究では，海外と日本の研究者が協力し，フラストレート効果と低次元性，さらに構造相転移との組み合わせによって，興味ある遍歴電子物性を示す新規の遍歴電子遷移金属物質群を探索・合成し，その新規遍歴電子物性についてのマクロ及びミクロの両面から明らかにし，その実験結果を解析しフィードバックして，固体物性化学的な基盤を確立することを目的としている．
これまでの研究で中国・香港中文大学のSwee K. Goh博士と中国・浙江大学のMinghu Fang（方 明虎）教授と強結合超伝導体A3T4Sn13系（A=Ca, Sr, La; T=Co, Rh, Ir）について，超伝導の発現機構について明らかにする研究を行った．一部の実験は予定に反して，日本からの研究チームを派遣することは出来なかったが，日本では単結晶を中心とした試料作成を，香港，中国では高輝度X線を中心とした物性測定に従事し，その結果，この系の超伝導転移温度と光学フォノンのソフトニングに強い相関の詳細を明らかにした．またトポロジカル電子系に特徴的な振舞が現れる，磁場中電気抵抗を用いた詳細な相図の研究については，現在の渡航情勢により滞って今年の課題となる．またウイーン工科大学のMichor博士との共同研究では，遍歴電子系RCo9(R=希土類金属)の遍歴電子メタ磁性転移の詳細についてNMRを用いて微視的に明らかにした．さらに1-2-2系の遍歴電子強磁性系・エキゾチック超伝導系であるB(Fe-Co)2Se2 (B=K, Tl, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, La)系について単結晶合成し，その超伝導特性の詳細を明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究は5年計画をもってはじめられた3年目を終えた．1，2年目に準備した国際共同研究が結実しはじめ，更なる発展が期待される．しかしながら本年度は海外渡航の状況，香港の政情不安定により，直接的な行き来をし，研究チームを派遣し実験することが計画通りに行われることがなかった．そのため，インターネットを利用した綿密な打ち合わせと，各々の役割に従事することにより，もともとの計画の70%ほどを遂行することが出来た．
中国・香港中文大学のSwee K. Goh博士と中国・浙江大学のMinghu Fang（方 明虎）教授との共同研究は概ね順調であり，残りの2年で研究計画を完遂させる目処はついている．フランス・CERNのRafik Ballou教授と共同で研究を進めているスピンフラストレーションを有するカゴメ格子フッ化物については日本でいくつかの新物質を発見し，基礎物性を明らかにした．これらについて構造の詳細を小林博士が，中性子回折と磁気構造の対称性からの考察を那波博士が行い，さらなる発展を目指している．
これらの共同研究の際，物質探索・合成は主として，Fang教授，Michor教授，太田博士，吉村が行い，構造解析を小林博士，那波博士，Ballou博士が担当している．小林博士は主としてX線および中性子線回折実験に基づく構造解析を担当し，那波博士・Ballou博士は中性子を用いた磁性評価を主として行っている。NMRを用いたミクロな物性評価研究は，主として道岡博士と吉村が行っている．
本国際共同研究強化プロジェクトでは，海外研究者とマクロおよびミクロ物性に関しての有機的な議論が期待され，今後さらに国際共同研究を推進していくが，研究目的を達成するためにさらなる有機的国際共同研究を追求していく．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は，遍歴電子磁性体系やエキゾチック超伝導系，フラストレート・スピン系などの世界的な専門家であるRafik Ballou博士，Herwig Michor教授，Minghu Fang教授，Swee Kuan Goh教授と，物性物理・無機固体化学に根ざした日本の若手研究者である，太田博士（探索・合成）・那波博士（中性子回折・散乱）・小林博士（X線構造解析）を加え，NMRによるミクロな物性評価に秀でた道岡博士が参加し，有機的に国際共同研究を総合的に展開していくものである（吉村）．
このような背景から本申請では以下の項目1～5について研究を行っている．
1. A3T4Sn13系（A=Ca, Sr, La; T=Co, Rh, Ir）における強結合超伝導体，トポロジカル金属状態と構造相転移の関係の解明 2. BCo2(P-As-Ge)2 (B=Ca, Sr,Ba, La)系における二次元遍歴強磁性系の構築 3. A(Fe-Co)2Se2 (A=K, Tl, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, La)系を中心とした二次元遍歴電子系の構築 4. RCo9(Si-Ge)4系の新規遍歴電子磁性 5. 三角格子クラスター磁性体 Li2AMo3O8 (A=In, Sc) ，YMn2関係のフラストレート系物質における遍歴電子物性の構築．
2021年度には特にSwee K. Goh博士と，昨年度行うことのできなかった，A3T4Sn13系超伝導体の高圧下輸送物性測定を行う予定である．（道岡，吉村）またRafik Ballou博士とパイロクロア型およびカゴメ格子フッ化物を新規に開物質における遍歴電子物性の新規開拓を行う．（太田，吉村）
全ての共同研究者が有機的に繋がり，共同研究していくことの重要性から，残り2年間をかけて遍歴電子系研究において新規物性を見出し，国際共同研究を推進していく予定である．
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| Causes of Carryover |
2020年度に予定していた香港中文大学における共同実験に対して，日本からの研究チームを派遣する計画が，国際的な渡航の困難さから実施できなかった．
その旅費，研究のための諸経費として計上していた予算を2021年度に回すことにより実験を遂行する予定である．
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[Journal Article] Revisiting the A-type antiferromagnet NaNiO2 with muon spin rotation measurements and density functional theory calculations2020
Author(s)
Ola Kenji Forslund, Hiroto Ohta, Kazuya Kamazawa, SL Stubbs, Oren Ofer, Martin Mansson, Chishiro Michioka, Kazuyoshi Yoshimura, Bassam Hitti, Donald Arseneau, Gerald D. Morris, Eduardo J. Ansaldo, Jess H. Brewer, Jun Sugiyama
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Journal Title
PHYSICAL REVIEW B
Volume: 102
Pages: 184412_1-11
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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