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論文

Influence of self-irradiation on the magnitude of the superfluid density in PuCoGa$$_5$$ probed by muon spin rotation

大石 一城; Heffner, R. H.; 伊藤 孝; 髭本 亘; Morris, G. D.*; Bauer, E. D.*; Graf, M. J.*; Zhu, J.-X.*; Morales, L. A.*; Sarrao, J. L.*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 403(5-9), p.1013 - 1014, 2008/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Condensed Matter)

PuCoGa$$_5$$$$T_c=18.5$$Kの超伝導体として知られている。本系の特徴として、Puの崩壊により自発的に試料内に欠陥を作成する自己照射効果のため、超伝導転移温度が経時変化とともに減少することが報告されている。われわれは試料作成から25日及び400日経過した同一単結晶試料を用いて$$mu$$SR実験を行い、磁場侵入長$$lambda$$(1/$$lambda^2proptorho_s$$, $$rho_s$$は超伝導電流密度)の温度依存性を観測した。その結果、作成後25日の試料に比べ、約400日経った試料では自己照射効果により$$T_c$$は約20%減少した一方で、超伝導電流密度$$rho_s$$は約70%も減少することがわかった。不純物による$$T_c$$の減少を予測したAbrikosov-Gorkov(AG)理論によれば、$$rho_s$$が70%減少した場合、$$T_c$$は約50%減少することが期待されるが、PuCoGa$$_5$$では$$T_c$$の減少は20%に抑制された。Franzらによれば、この$$T_c$$の抑制はコヒーレンス長$$xi$$が不純物間距離に比べ短い場合に生じることが理論的に予測されている。このモデルを用いて$$rho_s$$の温度依存性を計算した結果、実験結果を非常によく再現することから、PuCoGa$$_5$$では$$xisim2$$nmと短いコヒーレンス長がこの$$T_c$$の抑制に寄与していると考えられる。

論文

The Search for magnetic order in $$delta$$-Pu metal using muon spin relaxation

Heffner, R. H.; 大石 一城; Fluss, M. J.*; Morris, G. D.*; MacLaughlin, D. E.*; Shu, L.*; Chung, B. W.*; McCall, S. K.*; Bauer, E. D.*; Sarrao, J. L.*; et al.

Journal of Alloys and Compounds, 444-445, p.80 - 83, 2007/10

 被引用回数:8 パーセンタイル:51.29(Chemistry, Physical)

ミュオンスピン緩和法($$mu$$SR)を用いた$$alpha$$-Pu, $$delta$$-Pu及び超伝導体PuCoGa$$_5$$の研究について報告する。Pu金属においては特に高温相である$$delta$$-Puにおいて磁気秩序が存在するかどうかが大きな問題となっていた。われわれは$$mu$$SR法を用いて磁気秩序の探索を行った。その結果磁気秩序は観測されず、仮に磁気秩序があった場合でもその磁気モーメントの大きさの上限を10$$^{-3}mu_B$$以下であると決定することができた。またPuCoGa$$_5$$では作成直後の試料と自己照射効果を見るため作成後400日経過した試料において超伝導磁場侵入長$$lambda$$(T)の測定を行った。その結果超伝導ギャップにラインノードがあることを示す$$lambda$$(T)$$propto$$Tなる振る舞いが見られた。特に$$lambda$$(T)の傾向には自己照射後でも大きな変化がないことを見いだした。

論文

Muon spin rotation measurements of the superfluid density in fresh and aged superconducting PuCoGa$$_5$$

大石 一城; Heffner, R. H.; Morris, G. D.*; Bauer, E. D.*; Graf, M. J.*; Zhu, J.-X.*; Morales, L. A.*; Sarrao, J. L.*; Fluss, M. J.*; MacLaughlin, D. E.*; et al.

Physical Review B, 76(6), p.064504_1 - 064504_10, 2007/08

 被引用回数:13 パーセンタイル:53.86(Materials Science, Multidisciplinary)

We have measured the temperature dependence and magnitude of the superfluid density $$rho_{rm s}(T)$$ via the magnetic field penetration depth $$lambda(T)$$ in PuCoGa$$_5$$ using the muon spin rotation technique in order to investigate the symmetry of the order parameter, and to study the effects of aging on the superconducting properties of a radioactive material. The same single crystals were measured after 25 days ($$T_c = 18.25$$ K) and 400 days ($$T_c = 15.0$$ K) of aging at room temperature. The temperature dependence of the superfluid density is well described in both materials by a model using $$d$$-wave gap symmetry. Within the context of a strong-coupling, dirty $$d$$-wave model, a zero-temperature gap value $$Delta_0 = 3.0k_BT_{c0}$$ is obtained in the fresh sample for a scattering rate $$Gamma=0.005 pi k_BT_{c0}$$, which is consistent with Abrikosov-Gor'kov (AG) pair-breaking theory. In the aged sample the same model yields $$Delta_0 = 2.4k_BT_{c0}$$ for $$Gamma=0.010 pi k_BT_{c0}$$. This value of $$Gamma$$ is much less than required by the AG pair-breaking formalism. Furthermore, the aged $$rho_{rm s}(0)$$ is reduced by at least 70% compared to the fresh sample, which is also incompatible with $$Delta T_c/T_{c0} sim$$ 20%, according to AG theory. We conclude that the data in aged PuCoGa$$_5$$ support the postulate that the scattering from radiation-induced defects is not in the limit of the AG theory of an order parameter which is spatially averaged over impurity sites, but rather in the limit of short-coherence-length superconductivity.

論文

Magnetic penetration depth and self-induced irradiation effects in superconducting PuCoGa$$_5$$ probed by muon spin rotation

大石 一城; Heffner, R. H.; Morris, G. D.*; Fluss, M. J.*; Bauer, E. D.*; Morales, L. A.*; Sarrao, J. L.*; MacLaughlin, D. E.*; Shu, L.*; 伊藤 孝; et al.

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part1), p.566 - 568, 2007/03

PuCoGa$$_5$$$$f$$電子系超伝導体の中で最も高い超伝導転移温度${it T$_{rm c}$}$=18.5Kを有する。また、放射性元素であるPuの崩壊により自己照射効果を受けるという特徴を有する。われわれは試料作成から400日が経過した単結晶試料(${it T$_{rm c}$}$=15.5K)を用いて$$mu$$SR測定を行い、磁場侵入長$$lambda$$の温度依存性に対する自己照射効果の影響を調べた。その結果${it T}$=0Kでの磁場侵入長は、作成から25日後の単結晶試料(${it T$_{rm c}$}$=18.5K)に比べ、1.8倍増大することが明らかとなった。一方で磁場侵入長の温度依存性は25日後の試料で観測された結果と同様、温度に線形に増大することから、自己照射効果により${it T$_{rm c}$}$は約18%減少したにもかかわらず、依然として${it d}$波超伝導体の特徴が保持されていることを確認した。

論文

$$mu$$SR studies of Pu metal and the Pu-based superconductor PuCoGa$$_5$$

Heffner, R. H.; Bauer, E. D.*; Chung, B.*; Fluss, M. J.*; 髭本 亘; 伊藤 孝; MacLaughlin, D. E.*; Morales, L. A.*; Morris, G. D.*; 大石 一城; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.14 - 19, 2006/08

Puの磁性及びPuCoGa$$_5$$の超伝導について報告する。Pu金属の基底状態、特に磁気的状態は固体物理における基本的かつ興味深い問題である。われわれは$$mu$$SR法を用いて$$alpha$$型及び$$delta$$型のプルトニウム金属についての測定を行い、実験的に存在しえる磁気モーメントの上限を決定した。またPuCoGa$$_5$$において磁場侵入長の測定を行い、温度に比例して増加することを見いだすとともに時間反転対称性があることを確認した。これらの結果は偶パリティを持つ超伝導状態と一致する。

論文

New limits on the ordered moments in $$alpha$$-Pu and Ga-stabilized $$delta$$-Pu

Heffner, R. H.; Morris, G. D.*; Fluss, M. J.*; Chung, B.*; MacLaughlin, D. E.*; Shu, L.*; Anderson, J. E.*

Physica B; Condensed Matter, 374-375, p.163 - 166, 2006/03

 被引用回数:8 パーセンタイル:40.24(Physics, Condensed Matter)

プルトニウム金属における最初の$$mu$$SR実験の結果について報告する。プルトニウムの基底状態は不明であったが本研究で上限でも10$$^{-3}mu_B$$以下の大きさしか持たないことが明らかになった。

論文

$$mu$$SR studies of the superconducting order parameter in PuCoGa$$_5$$

Morris, G. D.*; Heffner, R. H.; Bauer, E. D.*; Morales, L. A.*; Sarrao, J. L.*; Fluss, M. J.*; MacLaughlin, D. E.*; Shu, L.*; Anderson, J. E.*

Physica B; Condensed Matter, 374-375, p.180 - 183, 2006/03

 被引用回数:15 パーセンタイル:58.07(Physics, Condensed Matter)

We present transverse-field (TF) measurements of the in-plane magnetic-field penetration depth $$lambda (T)$$ in single-crystalline PuCoGa$$_5$$ for 0.06 T applied filed. We find that the temperature dependence of the superfluid density, and therefore $$Deltalambda (T)=lambda (T)-lambda (0)$$, is $$propto T$$ for $$T/T_c le 0.5$$. We estimate that the measured $$lambda (0)=241(3)$$ nm. Zero-field (ZF) measurements find no evidence for time-reversal symmetry violation. The ZF and TF measurements are consistent with an even-parity (pseudo-spin singlet), d-wave paring state.

論文

Limits for ordered magnetism in Pu from muon spin rotation spectroscopy

Heffner, R. H.; Morris, G. D.*; Fluss, M. J.*; Chung, B.*; McCall, S.*; MacLaughlin, D. E.*; Shu, L.*; 大石 一城; Bauer, E. D.*; Sarrao, J. L.*; et al.

Physical Review B, 73(9), p.094453_1 - 094453_5, 2006/03

 被引用回数:33 パーセンタイル:78.73(Materials Science, Multidisciplinary)

$$mu$$SR測定法を用いて$$alpha$$-Pu及び$$delta$$-Puの磁気モーメントの上限値を調べた。まず零磁場下の測定より、150K以下ではミュオンスピン緩和率は温度によらず一定となり、核磁気緩和のみ存在する見解と良い一致を示した。また、${it H}$=2Tでの$$alpha$$-Puにおけるナイトシフトも同様に100K以下では温度によらず一定となった。一方で100K以上では、常磁性不純物に対するミュオン拡散の効果によるナイトシフトの増加が観測された。得られたミュオンスピン緩和率より見積もられた4Kにおける$$alpha$$-Pu及び$$delta$$-Puの磁気モーメントの上限は$$le10^{-3}mu_{rm B}$$であると結論づけられた。

口頭

$$mu$$SRから眺めたPuCoGa$$_5$$の準粒子励起

大石 一城; Heffner, R. H.; 髭本 亘; 伊藤 孝; Morris, G. D.*; Bauer, E. D.*; Morales, L. A.*; Sarrao, J. L.*; Fluss, M. J.*; MacLaughlin, D. E.*; et al.

no journal, , 

PuCoGa$$_5$$はPu化合物で初めて超伝導を示す物質として注目を集めている。この物質の超伝導転移温度は$$T_c$$=18.5Kと既存で同様のHoCoGa$$_5$$型結晶構造を持つCe-115系超伝導体に比べ、約1桁大きい値を示すことが特徴として挙げられる。本系の超伝導発現機構に関する研究は、理論及び実験の双方から行われており、理論からはスピン揺らぎ起源の超伝導であることが、また最近のNMR及び$$mu$$SRの結果から本系は$$d$$波超伝導体であることが示唆されている。また、$$^{239}$$PuCoGa$$_{5}$$では$$^{239}$$Puの$$alpha$$崩壊による自己照射効果のために-0.21K/月の割合で$$T_c$$が減少することが知られている。したがって、本超伝導体では自己照射によるaging効果を考慮する必要がある。われわれはこの超伝導体において、自己照射効果に対する超伝導秩序変数の知見を得るため、前回の$$mu$$SR実験で使用した単結晶試料(作成後25日の試料:試料1)と同じもの(作成後400日の試料:試料2)を用いて$$mu$$SR実験を行い、磁場侵入長の温度依存性及び磁場依存性を測定した。その結果、試料2では$$T_c$$が減少し、これまでに磁化率測定から報告されている結果と良い一致を示した。また興味深いことに、経時変化を示している試料2においても試料1と同様に、磁場侵入長が温度に線形な振る舞いを示すことが明らかとなった。このことは、自己照射効果により$$T_c$$には強い影響が現れているにもかかわらず、依然として$$d$$波超伝導体の特徴がみられることを示唆している。

口頭

$$mu$$SR measurements on the superconducting penetration depth in aged PuCoGa$$_5$$

Heffner, R. H.; 大石 一城; 髭本 亘; 伊藤 孝; Morris, G. D.*; Fluss, M. J.*; MacLaughlin, D. E.*; Shu, L.*; Bauer, E. D.*; Sarrao, J. L.*

no journal, , 

超伝導体PuCoGa$$_{5}$$は比較的高い転移温度(T$$_{c}$$=18.5K)と中程度の質量増加(ゾンマーフェルト係数$$cong$$80mJ/mol-K$$^{2}$$)を持ち、スピン揺らぎを起源とするd波超伝導を示す。この系は放射性を持ち、$$^{239}$$Puでは2.4$$times$$10$$^{4}$$年が半減期となる。この系で作成後400日が経過した試料(T$$_{c}$$=15K)において$$mu$$SR実験を行い、磁場侵入長の温度と磁場に対する依存性$$lambda$$(T,H)を調べ、以前測定した同じ試料における結果と比較しながら報告する。600Oeの磁場中で測定では、どちらの試料においてもT/T$$_{c}quad<$$0.5の低温域において温度に線形な振る舞い$$lambda$$(T)-$$lambda$$(0)=bTが観測され、温度係数bは同じ値となった。$$lambda$$(0)の大きさは経時変化した試料において約1.8倍増加している。講演ではd波超伝導体における照射効果について議論する。

口頭

Muon spin rotation measurements of the superfluid density in fresh and aged superconducting PuCoGa$$_5$$

Heffner, R. H.; 大石 一城; 髭本 亘; 伊藤 孝; Morris, G. D.*; Bauer, E. D.*; Graf, M. J.*; Sarrao, J. L.*; Fluss, M. J.*; MacLaughlin, D. E.*; et al.

no journal, , 

PuCoGa$$_5$$超伝導体はPu化合物で初めて超伝導転移する物質として知られている。この超伝導体のユニークな特徴として$$^{239}$$Puは半減期24000年で$$alpha$$崩壊し、試料内に自発的に欠陥を作る点が挙げられる。この自己照射が超伝導に及ぼす影響を調べるため、同一の単結晶試料で作成後25日及び400日経過したものを用いて磁場侵入長の温度依存性を測定した。その結果、作成後25日の試料に比べ、約400日経った試料では自己照射効果によりTcは約20%減少した一方で、緩和率$$sigma_V$$($$propto$$超伝導電流密度$$rho_s$$)は約70%も減少することがわかった。不純物による$$T_c$$の減少を予測したAbrikosov-Gorkov理論によれば、$$rho_s$$が70%減少した場合、$$T_c$$は約50%減少することが期待されるが、これに反しPuCoGa$$_5$$では$$T_c$$の減少は20%に抑制された。Franzらによれば、この$$Delta T_c$$の抑制はコヒーレンス長$$xi_0$$が不純物間距離に比べ短い場合に生じることが理論的に予測されている。$$xi_0sim$$$AA $のYBa$$_2$$Cu$$_3$$O$$_7$$7薄膜にHeを照射した試料では、$$rho_s$$が70%減少したのに対し$$T_c$$の減少は15-20%に抑制される結果が報告されている。これらの結果を踏まえると、PuCoGa$$_5$$においても$$xisim$$2nmと短いコヒーレンス長がこの$$T_c$$の抑制に寄与していると示唆される。

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