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UPd$$_5$$Al$$_2$$の局在5$$f^2$$電子状態

Localized 5$$f^2$$-electron states in UPd$$_5$$Al$$_2$$

目時 直人   ; 芳賀 芳範   ; 山本 悦嗣  ; 松田 雅昌*

Metoki, Naoto; Haga, Yoshinori; Yamamoto, Etsuji; Matsuda, Masaaki*

UPd$$_5$$Al$$_2$$の中性子散乱実験の結果、明瞭な結晶場励起が観察され、5$$f$$電子が局在的で非クラマースイオンU$$^{4+}$$(5$$f^2$$)の一重項基底状態あることがわかった。PrPd$$_5$$Al$$_2$$と類似の状態を仮定して励起スペクトルや帯磁率が定量的に説明できた。励起エネルギーがPrPd$$_5$$Al$$_2$$より10倍程度大きな理由は、5$$f$$電子の遍歴性が大きく、結晶場も大きいためであろう。NpPd$$_5$$Al$$_2$$のNpはほぼ3価のため、U$$^{4+}$$からNp$$^{3+}$$へ価数(5$$f$$電子数)が急激に変化していることがわかる。NpPd$$_5$$Al$$_2$$の重い電子状態には、この価数異常が関与していると考えられる。

We observed clear crystal field excitations of UPd$$_5$$Al$$_2$$, indicating the localized character of 5f electrons with the singlet ground state of U$$^{4+}$$(5$$f^2$$). The excitation spectra and susceptibility can be explained with a similar level scheme of PrPd$$_5$$Al$$_2$$ with 10 times larger energy scale due to a larger itinerancy of 5$$f$$ electrons. The valence (5$$f$$ electron number) rapidly changes from U$$^{4+}$$ to Np$$^{3+}$$. This valence change may play important role for the heavy fermion superconductivity in NpPd$$_5$$Al$$_2$$.

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