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$$^{239}$$Pu nuclear magnetic resonance in the candidate topological insulator PuB$$_4$$

トポロジカル絶縁体候補物質PuB$$_4$$における$$^{239}$$Pu核磁気共鳴

Dioguardi, A. P.*; 安岡 弘志*; Thomas, S. M.*; 酒井 宏典; Cary, S. K.*; Kozimor, S. A.*; Albrecht-Schmitt, T. E.*; Choi, H. C.*; Zhu, J.-X.*; Thompson, J. D.*; Bauer, E. D.*; Ronning, F.*

Dioguardi, A. P.*; Yasuoka, Hiroshi*; Thomas, S. M.*; Sakai, Hironori; Cary, S. K.*; Kozimor, S. A.*; Albrecht-Schmitt, T. E.*; Choi, H. C.*; Zhu, J.-X.*; Thompson, J. D.*; Bauer, E. D.*; Ronning, F.*

正方晶プルトニウムボロン化合物PuB$$_{4}$$の単結晶、および粉末試料を用いて、$$^{239}$$Pu核核磁気共鳴(NMR)実験を行なった。この化合物は、最近になって強相関電子系のトポロジカル絶縁体候補物質と考えられている。$$^{239}$$Pu核NMRスペクトルは、結晶内Pu位置の局所対称性を反映したものとなっており、NMRシフトとNMR緩和率の温度依存性は、エネルギーギャップをもつ非磁性状態にあることが示唆された。これは、密度汎関数理論計算結果とも矛盾しない。実際に観測された巨視的なギャップ状態は、本化合物がトポロジカル絶縁体候補であることを支持している。

We present a detailed nuclear magnetic resonance (NMR) study of $$^{239}$$Pu in bulk and powdered single-crystal plutonium tetraboride (PuB$$_4$$), which has recently been investigated as a potential correlated topological insulator. The $$^{239}$$Pu NMR spectra are consistent with axial symmetry of the shift tensor showing for the first time that $$^{239}$$Pu NMR can be observed in an anisotropic environment and up to room temperature. The temperature dependence of the $$^{239}$$Pu shift, combined with a relatively long spin-lattice relaxation time ($$T_1$$), indicate that PuB$$_4$$ adopts a nonmagnetic state with gaplike behavior consistent with our density functional theory calculations. The temperature dependencies of the NMR Knight shift and $$T^{-1}$$ imply bulk gaplike behavior confirming that PuB$$_4$$ is a good candidate topological insulator.

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分野:Materials Science, Multidisciplinary

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