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論文

$$f$$-electron states of heavy-fermion superconductor NpPd$$_5$$Al$$_2$$ and rare-earth- and actinide-based isostructural compounds

目時 直人

Journal of the Physical Society of Japan, 89(2), p.025001_1 - 025001_2, 2020/02

https://doi.org/10.7566/JPSJ.89.025001
 被引用回数：1 パーセンタイル：11.81(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体NpPd$$_5$$Al$$_2$$及び同じ結晶構造を持つ関連物質の$$f$$電子状態について、$$LS$$と$$j$$-$$j$$結合描像の間に良い対応関係が成り立つことがわかった。これらの物質の希土類及びアクチノイド元素は正方晶の点群$$D_{4h}$$の対称性をもつ強い一軸的な点電荷ポテンシャルの影響を受けている。一連の化合物は$$f$$電子数$$n$$($$leq6$$)の増加に伴う$$^nf$$系として考えられ、その電子状態の系統的な変化は$$LS$$結合描像によってよく表現される。一方、この電子状態の変化は、$$^1f$$系のCePd$$_5$$Al$$_2$$の3つの$$f$$軌道$$Gamma_7^{rm; i}, Gamma_7^{rm; ii}$$,及び$$Gamma_6$$に、$$j=5/2$$の$$f$$電子を$$n$$個詰める$$j$$-$$j$$結合描像によって説明でき、両者の間に物理的な関連が認められる。

論文

Neutron inelastic scattering study of the $$f$$-electron states in NdPd$$_5$$Al$$_2$$

目時 直人; 山内 宏樹; 鈴木 博之*; 北澤 英明*; 蒲沢 和也*; 池内 和彦*; 梶本 亮一; 中村 充孝; 稲村 泰弘

Journal of the Physical Society of Japan, 87(8), p.084708_1 - 084708_7, 2018/08

https://doi.org/10.7566/JPSJ.87.084708
 被引用回数：6 パーセンタイル：46.22(Physics, Multidisciplinary)

$$f$$電子化合物NdPd$$_5$$Al$$_2$$の中性子散乱による研究を行った。0K, 35.4K, 88.3K, 101.5K, and 198.8Kの結晶場レベルを励起スペクトルから明らかにした。$$Gamma_6$$基底状態は主として$$J_z=pm9/2$$の軌道によって構成され、これが大きな負の$$B_{20}=-1.4$$Kと一軸異方性を生じる。結晶場から計算された磁気モーメント, 帯磁率, 磁化曲線, 比熱は実験をよく説明する。CePd$$_5$$Al$$_2$$やPrPd$$_5$$Al$$_2$$と共通した電荷分布の存在は同じ構造を持つアクチノイド化合物においても局在的な性質が重要で、UPd$$_5$$Al$$_2$$の局在5$$f$$電子状態やNpPd$$_5$$Al$$_2$$の重い電子系超伝導にその価数の不安定性が重要な役割をすることを示している。

論文

A-Type antiferromagnetic ordering and the transition of the 5$$f$$ electronic state accompanied by unusual moment reorientation in NpRhGa$$_5$$

浄念 信太郎; 目時 直人; 本多 史憲; 金子 耕士; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 青木 大*; 本間 佳哉*; 塩川 佳伸; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.41 - 43, 2006/08

中性子散乱実験によりNpRhGa$$_5$$はT$$_{N1}$$=36KとT$$_{N2}$$=33Kの二段の磁気転移、q=(0 0 1/2)反強磁性ベクトルを持つA-typeの反強磁性秩序を示すことを明らかにした。この物質の磁気構造は面内では強磁性そしてT$$_{N2}$$$$<$$T$$<$$T$$_{N1}$$でNpの磁気モーメントがc軸方向、T$$<$$T$$_{N2}$$では[1 1 0]に平行であることが、磁気構造解析及び10テスラ高磁場中性子散乱実験によって明らかになった。T$$_{N2}$$において非常に大きな磁気モーメントのとびが生じ、磁気モーメントの方向が変わるとともに5$$f$$電子状態に大きな変化が生じることを明らかにした。磁気形状因子の測定によりNpRhGa$$_5$$の磁性がおもに軌道磁気モーメントによって担われていることを明らかにし、また5$$f$$電子が遍歴性を示していることがわかった。

論文

Photoemission spectroscopy of the filled skutterudite compound YbFe$$_{4}$$Sb$$_{12}$$

岡根 哲夫; 藤森 伸一; 間宮 一敏; 岡本 淳; 村松 康司; 藤森 淳; 長本 泰征*; 小柳 剛*

Journal of Physics; Condensed Matter, 15(28), p.S2197 - S2200, 2003/07

https://doi.org/10.1088/0953-8984/15/28/351
 被引用回数：5 パーセンタイル：31.4(Physics, Condensed Matter)

充填スクッテルダイト化合物$$RT_{4}X_{9}$$ ($$R$$=アルカリ金属, 希土類金属, アクチナイド; $$T$$=Fe, Ru, Os; $$X$$=プニクトゲン: P, As, Sb)は超伝導, 磁気秩序, ヘビー・フェルミオン的性質, 金属絶縁体転移など多様な物性を示すことから興味が持たれている物質である。この中でYbFe$$_{4}$$Sb$$_{12}$$は磁気特性や輸送特性にヘビーフェルミオンあるいは価数揺動的振る舞いが見られる化合物であり、これらの性質はYb原子の価数の不安定性と関連づけられると考えられている。本研究は、励起源として放射光とヘリウム紫外線源とを用いた高分解能光電子分光によりYbFe$$_{4}$$Sb$$_{12}$$の電子状態を調べたものである。実験により得られたスペクトルでは、Yb2価のシグナルにおいてバルク成分と表面成分がはっきり分離されて観測されたが、両者のエネルギー位置の関係は通常のYb化合物と比べて異常なものであることがわかった。

報告書

Abstracts of the Workshop on Orbital Ordering and Fluctuations in d- and f-electron Systems; March 4-6, 2002, ASRC, JAERI, Tokai, Japan

上田 和夫; 堀田 貴嗣

JAERI-Review 2002-037, 31 Pages, 2002/12

JAERI-Review-2002-037.pdf:2.7MB

重い電子系や遷移金属酸化物などの強相関f-あるいはd-電子系は、物性物理学における新しい現象の源泉になっている。最近、こうした従来の常識では理解できない新しい現象の背後に、f-あるいはd-電子の持つ軌道の自由度が重要な働きをしているのではないかということが、これまでになく深く認識されるようになってきた。今回のワークショップでは、この分野で活発な研究を展開されている人たちにお集まりいただき、自由に意見交換して今後の研究活動の芽を育てることを目的とした。じっさいワークショップでは多くの興味深い成果が発表され活発な議論が展開されたが、この報告集によってその一端をお伝えすることが出来れば幸いである。

論文

An Examination of the estimation method for the specific heat of TRU dioxide; Evaluation with PuO$$_{2}$$

芹澤 弘幸; 荒井 康夫

Journal of Alloys and Compounds, 312(1-2), p.257 - 264, 2001/00

https://doi.org/10.1016/S0925-8388(00)01089-6
 被引用回数：11 パーセンタイル：57.7(Chemistry, Physical)

TRU元素の二酸化物は、その毒性及び放射性同位元素であるがために実験上の制約が多い。そのために、必要な物性データについても入手できるものは限られている。本報告では、比熱を取り上げ、比較的測定しやすいパラメータを用いた推定方法について評価した結果を発表する。定圧モル比熱を3つの項の和として計算し、PuO$$_{2}$$について、測定値と較べた結果従来の手法を用いて推定した場合よりも、かなり精度が良くなることがわかった。ただし、本手法を用いる場合、5f電子の励起レベルのデータが評価上重要であることから、精度の良い実験データが必要であることもわかった。

口頭

Concept of laser-assisted separation and recovery for f-electron elements

横山 啓一; 中島 信昭*; 矢板 毅

no journal, , 

ランタノイドやアクチノイドなどのf電子系元素の相互分離を高効率で行うための分離法のスキームを提案する。これらのf電子系元素は内殻電子軌道の電子配置のみが異なるため化学的性質が似通っている。そのため化学的な手法だけで精密な相互分離を実現するのは難しいと考えられる。一方、内殻励起であるf-f電子遷移は元素毎に著しく異なる吸収スペクトルを示す。この吸収スペクトルを分離回収に利用できれば精密な相互分離が実現できる可能性がある。会議では今後の研究のターゲットや技術的な狙いについて紹介し、議論する。

口頭

NpPd$$_5$$Al$$_2$$の5$$f$$電子状態と重い電子状態の起源

目時 直人; 青木 大*; Griveau, J.-C.*; 大槻 純也*

no journal, , 

重い電子系超伝導体NpPd$$_5$$Al$$_2$$は、ほぼ三価の非クラマースイオンのNp$$^{3+}$$(5$$f^4$$)が実現し、全角運動量$$J$$=4はPr$$^{3+}$$と同じである。帯磁率と磁化曲線の定量的解析から一重項$$Gamma_1$$基底状態の約49K上に二重項$$Gamma_5$$第一励起状態が存在することが明らかになった。一重項では近藤効果は生じないため、NpPd$$_5$$Al$$_2$$の重い電 子状態には2チャンネル近藤効果を示しうる$$Gamma_5$$が関与することが明白である。NpPd$$_5$$Al$$_2$$の低温比熱は(i)近藤温度が分裂幅程度の重い電子状態と(ii)局在 ショットキーに分解して定量的に説明できる。AmPd$$_5$$Al$$_2$$まで一連の化合物の$$f$$電子状態を$$j$$-$$j$$結合描像で表すと$$LS$$結合描像と対応づけができる。Pu及びNp化合物はそれぞれCe及びU化 合物のホール版とみなせ、$$Gamma_1$$はPrT$$_2$$X$$_{20}$$と同じ機構で安定化する。Pr(電子)とNp(ホール)同じ機構の$$Gamma_1$$が超伝導を示すのは非常に興味深い。

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