Intermediate-valence Yb-based quasicrystals

中間価数Yb系準結晶

綿貫 徹; 川名 大地*; 町田 晃彦; Tsai, A. P.*; 柏本 史郎*; 田中 幸範*; 石政 勉*; 山崎 照夫*; 佐藤 卓*

Watanuki, Tetsu; Kawana, Daichi*; Machida, Akihiko; Tsai, A. P.*; Kashimoto, Shiro*; Tanaka, Yukinori*; Ishimasa, Tsutomu*; Yamazaki, Teruo*; Sato, Taku*

非整数価数イオンが準周期配列した系は、電荷・スピンの自由度を持っており、価数揺動、あるいは、準周期電荷秩序や電荷ガラス、準周期磁気秩序やスピングラスなどさまざまな新奇な状態の出現が期待される。われわれは、Yb系準結晶に着目して中間価数準周期系の創出及び探索を行っている。Cd-Yb準結晶及びCd-Mg-Yb準結晶を加圧することにより、常圧では2価のYbを2価・3価の中間価数状態にして非整数価数イオンが準周期配列した系を創り出した。また、最近合成されたAu-Al-Yb準結晶についてはX線吸収分光測定の結果、Ybが2.61価と常圧でも中間価数状態を取っていることを明らかにした。

Quasiperiodic intermediate-valence systems were prepared by applying pressure to Yb-based quasicrystals. In these systems, each quasiperiodic lattice point has a charge degree of freedom. Synchrotron radiation X-ray absorption spectroscopy experiments near the Yb L3-edge demonstrate that the Yb valence in a Cd-Yb icosahedral quasicrystal increases continuously upon compression from a divalent state at ambient pressure and reaches 2.33 at 31.7 GPa, where the quasiperiodically arranged Yb ions take a valence fluctuation state. For the case of a Cd-Mg-Yb icosahedral quasicrystal, the Yb valence reaches a value of 2.71 at 57.6 GPa. By following the trend of Yb-based intermediate-valence crystalline compounds, this large valence increase suggests that the 4f electron system in this quasicrystal varies from a valence fluctuation regime to a strong correlated electron regime. Additionally, we have recently found that Au-Al-Yb icosahedral quasicrystal is an IV compound at ambient pressure.