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強相関電子系に関するサイレントキーワード重い電子系が含まれる科研費採択研究8件

強相関電子系に関するサイレントキーワード重い電子系が含まれる科研費採択研究 8件

重い電子系物質の強磁場物性と微視的電子状態

【研究領域課題番号】18K03537 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

重い電子系 / 強相関電子系 / メタ磁性 / 強磁場 / 比熱 / 純良単結晶 / 電子状態

【研究成果の概要】

新奇な超伝導状態や非フェルミ液体状態などの特異な物性が発現する、量子臨界点の近傍に位置する非磁性の重い電子系物質では、磁場中でメタ磁性を示す場合があり、その発現メカニズムは、新奇超伝導などの特異物性の発現メカニズムと密接に関係すると考えられている。このメタ磁性メカニズムを解明することは、基礎科学的側面からも新たな超伝導開発といった工学的な側面からも重要である。本研究での大きな成果は、強磁場中の比熱測定によって電子比熱係数の磁場依存性を明らかにし、熱力学的な基本式であるマックスウェル関係式によってよく理解できることを示すことで、メタ磁性メカニズムを明らかにするための基礎的な情報を得たことである。

【研究の社会的意義】

YbNi2Ge2の高純度試料を得ることに成功し、磁場中の比熱測定を通じて電子比熱係数が磁場依存性を持つことを明らかにした。電子比熱係数は、14テスラまで単調増大傾向を示す磁場依存性をもち、電子比熱係数と磁化率の磁場依存性を結ぶマックスウェルの関係式と呼ばれる熱力学的関係式でよく説明ができることが明らかになった。この結果、メタ磁性転移磁場である40テスラ近傍で比熱測定を行うための基礎的情報が得られ、新奇超伝導体のメカニズム解明にもつながると期待される、非磁性の重い電子系におけるメタ磁性メカニズム解明への足掛かりを得た。

【研究代表者】

海老原孝雄静岡大学理学部准教授 (Kakenデータベース)

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分担者】
松田康弘	東京大学	物性研究所	准教授	(Kakenデータベース)
関山明	大阪大学	基礎工学研究科	教授	(Kakenデータベース)
徳永将史	東京大学	物性研究所	准教授	(Kakenデータベース)

新構造１２４型希土類化合物の開発と超高圧下新量子相の探索

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】15K13523 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超高圧技術 / 核磁気共鳴 / スピン液体 / 重い電子系 / Ir化合物 / Yb化合物 / 高圧技術 / キタエフ系 / 強相関電子系 / 超高圧 / 新物質開発 / 量子臨界現象

【研究成果の概要】

研究代表者らが発見した新構造物質とその他の新物質系の超高圧物性探索を目的とした。新物質YbCo2Ge4では、超高圧磁気相図の作成により1GPa付近での低い圧力での量子臨界点の存在を明らかにした。次に、本課題開始時に世界的に盛んに研究され始めたキタエフ量子スピン液体に注力した。まず、常圧・無磁場下でキタエフ系初のスピン液体実証として2次元蜂の巣格子H3LiIr2O6の50mKまで常磁性が保たれたスピン液体性と特徴的な線形分散フェルミ励起を報告した。その後、類似の三次元ネットワークのハイパーハニカム型新物質β-Li2IrO3において超高圧下で磁性相とスピン一重項二量体形成の競合を明らかにした。

【研究代表者】

北川健太郎東京大学大学院理学系研究科(理学部) 講師 (Kakenデータベース)

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分担者】
松林和幸	電気通信大学	大学院情報理工学研究科	准教授	(Kakenデータベース)

【研究協力者】
高木英典	東京大学	大学院理学系研究科	教授	(Kakenデータベース)
高山知弘	Max Planck Institute for Solid State Research	Department of Quantum Materials	Scientist

超高圧・極低温・精密磁場制御環境の実現と核磁気共鳴測定による量子相転移の研究

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】26707018 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

強相関電子系 / 超高圧 / 核磁気共鳴 / 重い電子系 / 量子スピン液体 / 低温物性 / 物性実験 / 量子臨界物性 / 新物質

【研究成果の概要】

核磁気共鳴（NMR）実験としては未到達の多重極限環境の構築を行い、種々の強相関電子系物質の超高圧下量子相転移の研究を行うこと、新奇量子物性の開拓を目的として研究を開始した。計画通り超高圧・極低温・２軸回転磁場制御環境下における核磁気共鳴測定を実現した他、本課題の技術は幅広い共同研究者により重い電子系等の研究に用いられている。特筆すべき成果として、キタエフ量子スピン液体の初めての実現が期待されるイリジウム酸化物において、２つの量子スピン液体を核磁気共鳴実験により発見した。

【研究代表者】

北川健太郎東京大学理学(系)研究科(研究院) 講師 (Kakenデータベース)

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】24,050千円 (直接経費: 18,500千円、間接経費: 5,550千円)

【研究協力者】
高木英典	東京大学	大学院理学系研究科	教授	(Kakenデータベース)
高山知弘	Max Planck Institute for Solid State Research	Department of Quantum Materials	Scientist

強相関電子系における電子ネマティック相の解明
【研究分野】物性Ⅱ
【研究領域課題番号】24244057 (KAKENデータベースで見る）
【研究キーワード】

対称性の破れ / 隠れた秩序 / 電子相関 / 重い電子系 / 鉄系超伝導 / 構造解析 / サイクロトロン共鳴 / 磁気トルク / ネマティック秩序 / 角度依存性 / 強相関電子系 / 結晶構造解析 / ネマティック感受率
【研究成果の概要】

本研究では、鉄系超伝導体や重い電子系化合物などの強相関電子系物質において存在が明らかになりつつある、電子状態が本来の結晶が持つ回転対称性を自発的に破った「電子ネマティック」状態を、様々な新しい実験手法を駆使して明らかにした。特に、長年の謎であったウラン化合物における隠れた秩序相において、微小試料での測定が可能な磁気トルク測定による磁気異方性の高感度検出、放射光を用いた高次ブラック散乱による高分解能単結晶構造解析、サイクロトロン共鳴による有効質量の角度依存性測定、ピエゾ素子を用いた電気抵抗異方性によるネマティック感受率測定を組み合わせ、4回回転対称性を破る状態が実現していることを明らかにした。
【研究代表者】

芝内孝禎東京大学新領域創成科学研究科教授 (Kakenデータベース)
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【配分額】47,320千円 (直接経費: 36,400千円、間接経費: 10,920千円)

光電子分光によるイッテルビウム系近藤物質の量子臨界現象に関する研究
【研究分野】物性Ⅱ
【研究領域課題番号】23840039 (KAKENデータベースで見る）
【研究キーワード】

強相関電子系 / 重い電子系 / 価数揺動 / 量子臨界点 / 光電子分光 / 価数謡動
【研究成果の概要】

重い電子系α-YbAlB4は,数%のAl-Fe置換により非従来型の量子臨界現象と反強磁性秩序が誘起される.我々は,α-Yb(Al,Fe)B4系における特異な量子臨界現象の起源を明らかにするために,思い電子状態や磁性に関係するYb価数状態の温度・Feドープ依存性を,硬X線光電子分光を用いて詳細に調べた.その結果,量子臨界領域において,Yb価数のFeドープ変化に鋭いクロスオーバーが観測され,さらにそのクロスオーバーが約100 Kという特徴的な温度以下で発達することを発見した.
【研究代表者】

大川万里生東京理科大学理学部助教 (Kakenデータベース)
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2011 - 2012
【配分額】3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)

Ce-T-Al(T=遷移金属)系の純良単結晶育成と冷凍機による物性測定

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】21540367 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

重い電子系 / 近藤半導体 / 価数搖動 / 希土類化合物 / フラックス法 / 機械式極低温冷凍機 / 強相関電子系 / 磁性 / 低温物性 / 物性実験 / CeRu2A110

【研究成果の概要】

Ce化合物の磁性は,近藤効果とRKKY相互作用の競合を記述するドニアック・モデルで理解できると考えられてきた。CeRu_2Al_<10>は近藤効果が支配的な非磁性基底状態に位置するにも関わらず, 27Kという高い温度で相転移を起こす。我々は純良単結晶および関連物質の多重極限環境下の微視的および巨視的測定から,この相転移はドニアック・モデルでは記述できない新しい相転移であることを提案した。

【研究代表者】

西岡孝高知大学教育研究部・自然科学系教授 (Kakenデータベース)

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分担者】
松村政博	高知大学	教育研究部・自然科学系	教授	(Kakenデータベース)
加藤治一	高知大学	教育研究部・自然科学系	准教授	(Kakenデータベース)

【研究連携者】
世良正文	広島大学	大学院・先端物質科学研究科	教授	(Kakenデータベース)
谷田博司	広島大学	大学院・先端物質科学研究科	助教	(Kakenデータベース)
鈴木孝至	広島大学	大学院・先端物質科学研究科	教授	(Kakenデータベース)
上床美也	東京大学	物性研究所	教授	(Kakenデータベース)
松林和幸	東京大学	物性研究所	助教	(Kakenデータベース)
金道浩一	東京大学	物性研究所	教授	(Kakenデータベース)
近藤晃弘	東京大学	物性研究所	助教	(Kakenデータベース)
安岡弘志	東京大学	名誉教授日本原子力研究開発機構	研究員	(Kakenデータベース)
神戸振作	日本原子力研究開発機構	主任研究員	(Kakenデータベース)
徳永陽	日本原子力研究開発機構	研究員	(Kakenデータベース)
目時直人	日本原子力研究開発機構	主任研究員	(Kakenデータベース)
金子耕士	日本原子力研究開発機構	主任研究員	(Kakenデータベース)
小玉一人	高知大学	教育研究部・自然科学系	教授	(Kakenデータベース)
山本裕二	高知大学	教育研究部・自然科学系	助教	(Kakenデータベース)

【研究協力者】
石井勲	広島大学	大学院・先端物質科学研究科	博士研究員
小林理気	日本原子力研究開発機構	博士研究員
川村幸裕	室蘭工業大学	大学院・工学研究科	博士研究員

異方的超伝導体の異常超伝導相の解明
【研究分野】物性Ⅱ
【研究領域課題番号】17204031 (KAKENデータベースで見る）
【研究キーワード】

超伝導 / 対称性 / 重い電子系化合物 / 隠れた秩序 / 渦糸格子 / 準粒子 / 量子臨界点 / 強相関電子系 / パイロクロア / フェルミ流体 / マイクロ波 / 人工超格子 / 超伝導対称性 / 重い電子系 / 熱伝導 / 異方的超伝導 / ホール係数 / FFLO / 磁気抵抗
【研究成果の概要】

本年度はまず熱伝導による超伝導対称性の実験を行った。特に重い電子系化合物URu2Si2の超伝導対称性を希釈冷凍機温度までの低温で磁場中熱伝導度の測定により決定した。この系はいわゆる隠れた秩序相で超伝導が起こるが超伝導相はあまり研究されていなかった。我々はこの超伝導相が極めて特異なものでありカイラルd波の対称性を持つことを示した。さらに微小ホールプローブを用いた局所磁場測定や電気抵抗の精密測定により、この物質においては渦糸格子が融解することを示した。1K以下で渦糸格子が融解する現象はこれが初めてである。さらに渦糸格子状態で準粒子がブロッホ状態を形成することも発見した。また重い電子系超伝導体の人工超格子の作製を分子ビームエピタキシーにより行い、これまでにCeIn3とLaIn3を薄膜にエピタキシャル成長させることに成功している。またCeCoIn5の超伝導薄膜の作製にも成功しておりCe系のエピタキシャル薄膜は世界で初めての例である。さらに高温超伝導体T1:2201に対し超強磁場中での輸送現象の測定を行った。その結果上部臨界磁場を境に非フェルミ流体的挙動からフェルミ流体的挙動に移り変わる磁場に誘起された量子臨界点が存在することを発見した。重い電子系超伝導体においても類似した振る舞いが観測されており強相関電子系における普遍的な現象である可能性がある。
【研究代表者】

松田祐司京都大学大学院・理学研究科教授 (Kakenデータベース)
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2005 - 2007
【配分額】42,120千円 (直接経費: 32,400千円、間接経費: 9,720千円)

【研究分担者】
芝内孝禎京都大学大学院・理学研究科准教授 (Kakenデータベース)
寺嶋孝仁京都大学低温物質科学研究センター教授 (Kakenデータベース)

フラストレートした構造を持つ磁性体の理論
【研究分野】固体物性Ⅱ(磁性・金属・低温)
【研究領域課題番号】13640350 (KAKENデータベースで見る）
【研究キーワード】

強相関電子系 / フラストレーション / 量子反強磁性 / 軌道秩序 / スピネル / パイロクロア格子 / カゴメ格子 / パイクロア格子 / 多バンドハバード模型 / 幾何学フラストレーション / 軌道自由度 / 磁性体 / 動的平均場 / 重い電子系
【研究成果の概要】

本研究計画においてはフラストレートした構造を持つ磁性体、特にパイロクロア格子とカゴメ格子を中心として、フラストレーションがどのように強相関効果に影響を及ぼすのかという問題を理論的に研究し、新奇な量子相の発見とその性質の解明を目指した。
パイロクロア格子上の量子ハイゼンベルグスピン系を量子極限(S=1/2)と半古典極限(S→∞)の両極限でその基底状態を調べ、新奇な量子液体状態の可能性を探った。特にS=1/2の場合には基底状態は、2種類のダイマーまたは4量体が共存する状態であることを示した。
次にLiV_2O_4における重い電子系的振舞いを明らかにするため、パイロクロア格子上の軌道縮退を取入れたハバード模型を考察した。その結果、スピンと軌道の結合した自由度が実空間で非常に局在して揺らぎが増強していることを意味しており、実験における近藤効果的な振舞いの説明になり得ることを示した。
フラストレーションがある場合の電子相関効果を乱雑位相近似を超えて調べるため、カゴメ格子上の単一バンドハバード模型をhalf fillingの場合にFLEX近似によって研究した。フラストレーションが強い極限では磁気的不安定性が大幅に抑制され、また、それに伴って電子の運動がコヒーレンスを回復し、金属相が安定化されることがわかった。
フラストレートした系の大きな特徴の一つである局在した磁気励起の影響を調べるため、飽和磁場付近の熱力学を研究した。低温の有効モデルの厳密な熱力学関数の計算に成功し、相図と転移の臨界指数を決定した。
【研究代表者】

常次宏一京都大学基礎物理学研究所教授 (Kakenデータベース)
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2001 - 2003
【配分額】2,200千円 (直接経費: 2,200千円)

【研究分担者】
求幸年筑波大学物質工学系助手 (Kakenデータベース)

【研究分担者】
芝内孝禎	京都大学	大学院・理学研究科	准教授	(Kakenデータベース)
寺嶋孝仁	京都大学	低温物質科学研究センター	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
求幸年	筑波大学	物質工学系	助手	(Kakenデータベース)