Reentrant superconductivity driven by quantum tricritical fluctuations in URhGe; Evidence from Co NMR in URhCoGe

URhGeにおける三重臨界ゆらぎを起源とする磁場誘起超伝導; URhCoGeのCo NMRによる証明Co

徳永 陽  ; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Krmer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati, M.*; 酒井 宏典   ; 神戸 振作  ; 荒木 新吾*

Tokunaga, Yo; Aoki, Dai*; Mayaffre, H.*; Krmer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati, M.*; Sakai, Hironori; Kambe, Shinsaku; Araki, Shingo*

ウラン化合物URhGeでは、磁場でいったん壊された超伝導が、ある特定の方向にさらに強い磁場かけると、再び出現するという特異な超伝導現象が見つかっていたが、その詳細なメカニズムはこれまでわかっていなかった。今回の研究では、物質にかける磁場の強さと方向を変えながら、核磁気共鳴法を用いてCoを一部置換したURhGeの電子状態の変化を調べた。その結果、超伝導が出現する約13Tの臨界磁場領域において、物質内部の磁気的ゆらぎが著しく増大していることが明らかになった。この結果は、強い磁場が量子相転移の三重臨界点近傍において物質内の磁化のゆらぎを増大させ、その増大によって超伝導状態が安定化されていることを示している。強い磁場は超伝導を壊してしまうため、これまで超伝導の応用にとっては好ましくないものでしかなかったが、今回見つかったメカニズムでは、むしろ強い磁場が超伝導を誘起している。今後、磁場で制御するウラン化合物の新たな機能性の解明や、強磁場下で動作する超伝導デバイスへの応用が期待される。

Our measurements of the Co NMR spin-spin relaxation in URhCoGe reveal a divergence of electronic spin fluctuations in the vicinity of the field-induced quantum critical point at T, around which reentrant superconductivity (RSC) occurs in the ferromagnetic heavy fermion compound URhGe. We show that critical fluctuations develop in the same limited region near the field as that where RSC is observed. This strongly suggests these quantum fluctuations as the pairing glue responsible for the RSC. The fluctuations observed are characteristic of a tricritical point.