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論文

Unconventional superconductivity in UTe$$_2$$

青木 大*; Brison, J.-P.*; Flouquet, J.*; 石田 憲二*; Knebel, G.*; 徳永 陽; 柳瀬 陽一*

Journal of Physics; Condensed Matter, 34(24), p.243002_1 - 243002_41, 2022/06

 被引用回数:36 パーセンタイル:89.25(Physics, Condensed Matter)

The novel spin-triplet superconductor candidate UTe$$_2$$ attracted enormous attention. We review key experimental and theoretical progress which has been achieved in different laboratories. UTe$$_2$$ has been expected to be close to a ferromagnetic instability, showing many similarities to the U-based ferromagnetic superconductors, URhGe and UCoGe. The competition between different types of magnetic interactions and the duality between the local and itinerant character of the 5 f Uranium electrons, as well as the shift of the U valence appear as key parameters in the rich phase diagrams discovered recently under extreme conditions like low temperature, high magnetic field, and pressure. We discuss macroscopic and microscopic experiments at low temperature to clarify the normal phase properties at ambient pressure for field applied along the three axis of this orthorhombic structure.

論文

Feedback of superconductivity on the magnetic excitation spectrum of UTe$$_{2}$$

Raymond, S.*; Knafo, W.*; Knebel, G.*; 金子 耕士; Brison, J.-P.*; Flouquet, J.*; 青木 大*; Lapertot, G.*

Journal of the Physical Society of Japan, 90(11), p.113706_1 - 113706_5, 2021/11

 被引用回数:10 パーセンタイル:82.13(Physics, Multidisciplinary)

We investigate the spin dynamics in the superconducting phase of UTe$$_2$$ by triple-axis inelastic neutron scattering on a single crystal sample. At the wave-vector $$k_1$$ = (0, 0.57, 0), where the normal state antiferromagnetic correlations are peaked, a modification of the excitation spectrum is evidenced, on crossing the superconducting transition, with a reduction of the relaxation rate together with the development of an inelastic peak at $${Omega} approx$$ 1 meV. The low dimensional nature and the a-axis polarization of the fluctuations, that characterise the normal state, are essentially maintained below Tsc. The high ratio of $${Omega}$$ $$k_{rm B}$$$$T$$$$_{sc}$$ $$approx$$ 7.2 contrasts with the most common behaviour in heavy fermion superconductors.

論文

Low-dimensional antiferromagnetic fluctuations in the heavy-fermion paramagnetic ladder compound UTe$$_{2}$$

Knafo, W.*; Knebel, G.*; Steffens, P.*; 金子 耕士; Rosuel, A.*; Brison, J.-P.*; Flouquet, J.*; 青木 大*; Lapertot, G.*; Raymond, S.*

Physical Review B, 104(10), p.L100409_1 - L100409_6, 2021/09

 被引用回数:33 パーセンタイル:95.03(Materials Science, Multidisciplinary)

Inelastic-neutron-scattering measurements were performed on a single crystal of the heavy-fermion paramagnet UTe$$_{2}$$ above its superconducting temperature. We confirm the presence of antiferromagnetic fluctuations with the incommensurate wave-vector $${bf K}_{1}$$ = (0, 0.57, 0). A quasielastic signal is found, whose momentum-transfer dependence is compatible with fluctuations of magnetic moments $$mu$$ $$||$$ ${bf a}$, with a sine-wave modulation of wave-vector $${bf K}_{1}$$ and in-phase moments on the nearest U atoms. Low dimensionality of the magnetic fluctuations, consequence of the ladder structure, is indicated by weak correlations along the direction ${bf c}$. These results constitute constraints for models of magnetically-mediated superconductivity in UTe$$_{2}$$.

論文

DC magnetization study on heavy-electron superconductor UBe$$_{13}$$

清水 悠晴*; 芳賀 芳範; 柳澤 達也*; 網塚 浩*; 青木 大*; Brison, J.-P.*; Braithwaite, D.*

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.015009_1 - 015009_6, 2014/06

Static DC magnetization measurements were performed in order to investigate magnetic response of the unconventional superconducting state of UBe$$_{13}$$. An unusual anomaly was observed inside the superconducting mixed state corresponding either to a peculiarity of superconducting diamagnetism or the anomalous vortex core structures.

論文

Thermal expansion under uniaxial pressure in URu$$_2$$Si$$_2$$

神戸 振作; 青木 大*; Salce, B.*; Bourdarot, F.*; Braithwaite, D.*; Flouquet, J.*; Brison, J.-P.*

Physical Review B, 87(11), p.115123_1 - 115123_6, 2013/03

 被引用回数:9 パーセンタイル:40.49(Materials Science, Multidisciplinary)

URu$$_2$$Si$$_2$$の隠れた秩序転移温度T$$_0$$、及び反強磁性秩序T$$_N$$の一軸圧力依存性について実験を行った。高品質の単結晶2$$times$$2$$times$$4mmを用いた。隠れた秩序及び反強磁性秩序転移を検出するため、ストリングゲージを用いて熱膨張係数を測定した。一軸圧$$sigma$$は、Heガスを用いて低温で連続的に圧力を変化できるシステムを用いて[100]と[110]方向、0.6GPaまでの測定を行った。静水圧下では、T$$_N$$は0.5GPa程度から現れるが、[100]方向一軸圧では、0.25GPa程度から現れることがわかった。また$$T$$$$_0$$も上昇している。これは中性子散乱の結果と整合している。一方、[110]の場合、0.6GPaまでT$$_N$$は観測できなかった。T$$_N$$の[100]方向と[110]方向による違いは、U-U間の結合距離で整理できることがわかった。また、$$d$$$$T$$$$_0$$/$$d$$$$sigma$$に対するEhrenfestの式に基づく考察により、隠れた秩序相は、小さい一軸圧力により状態が敏感に変化することが示唆された。

論文

Field-induced phenomena in ferromagnetic superconductors UCoGe and URhGe

青木 大*; Taupin, M.*; Paulsen, C.*; Hardy, F.*; Taufour, V.*; 小手川 恒*; Hassinger, E.*; Malone, L.*; 松田 達磨; 三宅 厚志*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(Suppl.B), p.SB002_1 - SB002_6, 2012/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:26.75(Physics, Multidisciplinary)

We review our recent studies on ferromagnetic superconductors, UGe2, URhGe, and UCoGe. We focus on experimental results of URhGe and UCoGe in which the superconductivity occurs already at ambient pressure. The huge upper critical field $$H$$$$_{c2}$$ on UCoGe for the field along the hard magnetization axis ($$b$$-axis) is confirmed by the AC susceptibility measurements by the fine tuning of field angle. Contrary to the huge $$H$$$$_{c2}$$ along the hard-magnetization axis, $$H$$$$_{c2}$$ along the easy-magnetization axis ($$c$$-axis) is relatively small in value. However, the initial slope of $$H$$$$_{c2}$$, namely $$d$$$$H$$$$_{c2}$$/$$dT$$ ($$H$$$$rightarrow$$0) both in UCoGe and in URhGe indicates the large value, which can be explained by the magnetic domain effect detected in the magnetization measurements. The specific heat measurements using a high quality single crystal of UCoGe demonstrate the bulk superconductivity, which is extended under magnetic field for the field along $$c$$-axis.

論文

Huge upper critical field in the superconductor with non-centrosymmetric crystal structure CeCoGe$$_3$$

M$'e$asson, M.-A.*; 村中 大志*; 松田 達磨; 河井 友也*; 芳賀 芳範; Knebel, G.*; 青木 大*; Lapertot, G.*; 本多 史憲*; 摂待 力生*; et al.

Physica C, 470(Suppl.1), p.S536 - S538, 2010/12

 被引用回数:4 パーセンタイル:22.02(Physics, Applied)

We report the upper critical field, $$H_{c2}$$, of the non-centrosymmetric compound CeCoGe$$_3$$ by resistivity measurements under high pressure of 7.1 GPa, for $$H$$ along $$c$$ and $$a$$ axis, and for a magnetic field up to 17T. $$H_{c2}$$ is very anisotropic, saturating at low temperature for $$H$$ along the $$a$$ axis and linear for $$H$$ along the $$c$$ axis. Very high $$H_{c2}$$($$T$$) is observed for $$H$$ along the $$c$$ axis, with a huge value of the slope d$$H$$$$_{c2}$$/d$$T$$ =-47 $$pm$$ 1.3 T/K, the highest ever reported if normalized to the superconducting temperature of 0.65 K. This is most probably related to a conjunction of a heavy fermionic state and the absence of the Pauli limitation. A fit of $$H_{c2}$$($$T$$) shows that the curves for a and $$c$$ axis can be reproduced with a moderate coupling Eliashberg theory.

口頭

単結晶YbRh$$_2$$Si$$_2$$のNMR

神戸 振作; 徳永 陽; 酒井 宏典; 松田 達磨; 芳賀 芳範; Lapertot, G.*; 青木 大*; Flouquet, J.*; Brison, J. P.*

no journal, , 

単結晶YbRh$$_2$$Si$$_2$$$$^{29}$$Si-NMRを行った。NMR核である$$^{29}$$Si同位体を52%濃縮した高品質のYbRh$$_2$$Si$$_2$$を作成した。$$^{29}$$Si同位体の自然存在比は、4%程度なので、この濃縮により測定積算時間を100分の1程度に短縮できる。この単結晶試料を用いて、NMRスピン格子緩和時間T1測定を行った。この化合物では、H//c軸では0.66T、H//a軸では0.06Tで量子臨界点近傍になっていると推測されている。ここではまず低温でFermi液体になる7.2Tの磁場下で実験を行った。H//a軸の結果は石田らの結果を再現し6K以下でFermi液体にクロスオーバーしていくが、H//c軸では挙動が異なることを明らかにした。

口頭

単結晶YbRh$$_2$$Si$$_2$$のNMR

神戸 振作; 徳永 陽; 酒井 宏典; 松田 達磨; 芳賀 芳範; Lapertot, G.*; 青木 大*; Flouquet, J.*; Brison, J. P.*

no journal, , 

NMR核である$$^{29}$$Si同位体を52%濃縮した高品質のYbRh$$_2$$Si$$_2$$を作成した。$$^{29}$$Si同位体の自然存在比は、4%程度なので、この濃縮により測定積算時間を100分の1程度に短縮できる。この単結晶試料を用いて、NMRスピン格子緩和時間T$$_1$$測定を行った。この化合物では、H//c軸では0.66T、H//a軸では0.06Tで量子臨界点近傍になっていると推測されている。ここではまず低温でFermi液体になる7.2Tの磁場下で実験を行った。H//a軸の結果は石田らの結果を再現し6K以下でFermi液体にクロスオーバーしていくが、H//c軸では挙動が異なることが明らかになった。特異な磁気異方性に関する議論も行う。

口頭

URu$$_2$$Si$$_2$$の隠れた秩序の一軸圧依存性

神戸 振作; 青木 大*; Salce, B.*; Braithwaite, D.*; Flouquet, J.*; Brison, J. P.*

no journal, , 

URu$$_2$$Si$$_2$$の隠れた秩序転移温度T0、及び反強磁性秩序TNの一軸圧力依存性について実験を行った。高品質の単結晶2(a軸)$$times$$2(c軸)$$times$$4.2(a軸)mmを用いた。隠れた秩序及び反強磁性秩序転移を検出するため、ストリングゲージを用いて熱膨張係数を測定した。一軸圧は、Heガスを用いて低温で連続的に圧力を変化できるシステムを用いて[100]方向(a軸4.2mm方向)5kbarまでの測定を行った。静水圧下では、TNは5kbar程度から現れるが、[100]方向一軸圧では、3kbar程度から現れることがわかった。またT0も上昇している。これは中性子散乱の結果と整合している。[0 01]方向と静水圧下での実験結果と併せて熱力学的考察を行う。

口頭

URu$$_2$$Si$$_2$$の隠れた秩序の一軸圧依存性,2

神戸 振作; 青木 大*; Salce, B.*; Bourdarot, F.*; Braithwaite, D.*; Flouquet, J.*; Brison, J. P.*

no journal, , 

URu$$_2$$Si$$_2$$の隠れた秩序転移温度T$$_0$$、及び反強磁性秩序T$$_N$$の一軸圧力依存性について実験を行った。高品質の単結晶2$$times$$2$$times$$4mmを用いた。隠れた秩序及び反強磁性秩序転移を検出するため、ストリングゲージを用いて熱膨張係数を測定した。一軸圧$$sigma$$は、Heガスを用いて低温で連続的に圧力を変化できるシステムを用いて[100]と[110]方向、0.6GPaまでの測定を行った。静水圧下では、T$$_N$$は0.5GPa程度から現れるが、[100]方向一軸圧では、0.25GPa程度から現れることがわかった。またT$$_0$$も上昇している。これは中性子散乱の結果と整合している。一方、[110]の場合、0.6GPaまでT$$_N$$は観測できなかった。T$$_N$$の[100]方向と[110]方向による違いは、U-U間の結合距離で整理できることがわかった。また、dT$$_0$$/d$$sigma$$に対するEhrenfestの式に基づく考察により、隠れた秩序相は、小さい一軸圧力により状態が敏感に変化することが示唆された。

口頭

Recent experimental studies in URu$$_2$$Si$$_2$$

神戸 振作; 徳永 陽; 酒井 宏典; 青木 大*; Salce, B.*; Bourdarot, F.*; 松田 達磨*; 芳賀 芳範; Braithwaite, D.*; Flouquet, J.*; et al.

no journal, , 

URu$$_2$$Si$$_2$$に関する最近の2つの実験研究を総括する。最初に一軸の圧力の下の熱膨張係数の温度依存を議論する。一軸圧力を[100]と[110]の方向に掛けた場合、隠れた秩序への転移温度は上昇するが、[110]のほうが、強く上昇する。また反強磁性秩序は[100]方向の場合、0.25GPaで現れるが、[110]の場合、0.6GPaまで現れなかった。29Si-NMRを用いて、隠れた秩序状態の2回対称性について見積もったところ、磁気トルク測定に比べて、小さいことがわかった。

口頭

単結晶YbRh$$_2$$Si$$_2$$のNMR

神戸 振作; 徳永 陽; 酒井 宏典; 松田 達磨*; 芳賀 芳範; Lapertot, G.*; 青木 大*; Flouquet, J.*; Brison, J.-P.*

no journal, , 

NMR核である$$^{29}$$Si同位体を52%濃縮した高品質YbRh$$_2$$Si$$_2$$のを作成した。この単結晶試料を用いて、NMRスピン格子緩和時間T1測定を行った。この化合物では、H//c軸では0.66T、H//a軸では0.06Tで量子臨界点近傍になっていると推測されている。今回は、低温40mKまでのスピン-格子緩和時間をH//c軸及びH//a軸の磁場依存を測定した。その結果、低磁場に向けてスピン-格子緩和時間の減少が見られた。低温低磁場ではT1が2成分に分裂し、短い成分の寄与が量子臨界に向けて増大する挙動が見られた。

口頭

一軸歪みを利用した強磁性超伝導体URhGeのNMR研究

徳永 陽; 青木 大*; Braithwaite, D.*; Knebel, G.*; Brison, J.-P.*; Pourret, A.*; Lapertot, G.*; Niu, Q.*; Valiska, M.*; Flouquet, J.*; et al.

no journal, , 

最近、ウラン系強磁性超伝導体の一つであるURhGeにおいて、結晶のb軸方向に一軸的な圧力(歪み)を印加することで、超伝導転移温度(Tc)が最大で約2.5倍上昇することが発見された。さらに一軸的を印加することでIsing型の強い磁気異方性が急激に弱まることも同時に見つかっている。本研究ではこのURhGeの持つユニークな特性を利用して、超伝導の引力機構の解明を目指している。講演ではゼロ磁場下での一軸圧NMR実験の結果を中心に報告する。

口頭

強磁性超伝導体URhGeにおける一軸圧下NMR測定

徳永 陽; 青木 大*; Braithwaite, D.*; Knebel, G.*; Brison, J.-P.*; Pourret, A.*; Lapertot, G.*; Niu, Q.*; Valiska, M.*; Flouquet, J.*; et al.

no journal, , 

ウラン系強磁性超伝導体の一つであるURhGeでは、結晶のb軸方向に一軸的な圧力(歪み)を印加することで、超伝導転移温度が最大2.5倍上昇する。さらに一軸的を印加することでIsing型の強い磁気異方性が急激に弱まることも見つかっている。本研究ではこのURhGeの持つユニークな特性を利用して、超伝導の引力機構の解明を目指している。講演ではCEA-Grenoble研究所との共同実験として実施したゼロ磁場下での一軸圧NMR実験の結果を報告する。同研究所の圧力システムは、Heガス圧の調整により希釈冷凍機温度で一軸圧の荷重を連続的に制御できるという特徴を有しており、本研究ではこのシステムをNMR用に改造し実験を行なった。実験にはURhGeの純良単結晶を用い、一軸圧の印加に伴うNMRスペクトル及び緩和時間の変化を測定することで、超伝導の舞台となる電子状態への一軸圧効果を微視的観点から探った。

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