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論文

Interplay between quantum fluctuations and reentrant superconductivity with a highly enhanced upper critical field in URhGe

徳永 陽; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Kr$"a$mer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati$'c$, M.*; 酒井 宏典; 服部 泰佑; 神戸 振作; et al.

Physical Review B, 93(20), p.201112_1 - 201112_5, 2016/05

 被引用回数:12 パーセンタイル:59.65(Materials Science, Multidisciplinary)

強磁性超伝導体URhGeでは磁場を($$ab$$)面内に印可した場合に上部臨界磁場が大きく増大することが知られていた。本研究では10%のCoを置換したURhGeにおいて30Tまでの強磁場下でNMR実験を行い、このような超伝導の特異な振る舞いが三重臨界点近傍の磁気揺らぎの強い異方性に起因していることを明らかにした。すなわちこの臨界揺らぎはc軸方向に磁場をかけた場合には急激に抑制されるが、a軸方向の磁場成分にはまったく影響を受けない。このような超伝導と揺らぎの強い相関は量子臨界揺らぎによる超伝導の機構を実験的に強く支持するものである。

論文

Reentrant superconductivity driven by quantum tricritical fluctuations in URhGe; Evidence from $$^{59}$$Co NMR in URh$$_{0.9}$$Co$$_{0.1}$$Ge

徳永 陽; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Kr$"a$mer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati$'c$, M.*; 酒井 宏典; 神戸 振作; 荒木 新吾*

Physical Review Letters, 114(21), p.216401_1 - 216401_5, 2015/05

 被引用回数:41 パーセンタイル:90.04(Physics, Multidisciplinary)

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。

論文

Pressure-temperature-field phase diagram in the ferromagnet U$$_3$$P$$_4$$

荒木 新吾*; 林田 みなみ*; 西海 尚人*; 眞鍋 博紀*; 池田 陽一*; 小林 達生*; 村田 惠三*; 稲田 佳彦*; Wi$'s$niewski, P.*; 青木 大*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 84(2), p.024705_1 - 024705_8, 2015/02

 被引用回数:7 パーセンタイル:54.9(Physics, Multidisciplinary)

Pressure-temperature-field phase diagram and quantum fluctuation effect are investigated in the itinerant ferromagnet U$$_3$$P$$_4$$. The zero-temperature ferromagnetic-to-paramagnetic transition is located at $$P_{rm c}$$ $$sim$$ 4.0 GPa. The tricritical point exists at 3.8 GPa and 32 K, where the ferromagnetic transition changes from second- to first-order. A prominent quantum fluctuation effect was observed in resistivity behavior new the tricritical point.

論文

Metamagnetic transition of itinerant ferromagnet U$$_3$$P$$_4$$ under high pressure

荒木 新吾*; 林田 みなみ*; 西海 尚人*; 眞鍋 博紀*; 池田 陽一*; 小林 達生*; 村田 惠三*; 稲田 佳彦*; Wi$'s$niewski, P.*; 青木 大*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 3, p.011081_1 - 011081_6, 2014/06

Hall effect measurements in ferromagnet U$$_3$$P$$_4$$ were carried out under pressure up to 4.3 GPa. The Hall resistivity at paramagnetic state is dominated by the extraordinary Hall effect due to the skew scattering. The Curie temperature decreases with increasing pressure and disappears at Pc = 4.1 GPa. The clear first-order metamagnetic transition from the paramagnetic state to the strongly ferromagnetic state appears around Pc at low temperature.

論文

Magnetic properties and crystalline electric field scheme in RRhIn$$_5$$ (R: Rare earth)

Hieu, N. V.*; 竹内 徹也*; 宍戸 寛明*; 戸野広 智絵*; 山田 勉*; 中島 弘*; 杉山 清寛*; 摂待 力生*; 松田 達磨; 芳賀 芳範; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 76(6), p.064702_1 - 064702_16, 2007/06

 被引用回数:42 パーセンタイル:83.43(Physics, Multidisciplinary)

A seriese of ternary compounds RRhIn$$_5$$ (R: rare earth) has been grown in the single crystalline form by means of the flux method. Most of these compounds order antiferromagnetically at low temperatures, except R = Y, La, Pr and Yb. The magnetic properties are discussed on the basis of the crystalline-field parameters.

論文

$$^{115}$$In-NQR study of antiferromagnetism and superconductivity in CeRhIn$$_5$$ and CeIn$$_3$$ under pressure

川崎 慎二*; 八島 光晴*; 小手川 恒*; 水戸 毅*; 川崎 祐*; Zheng, G.-Q.*; 北岡 良雄*; 宍戸 寛明*; 荒木 新吾*; 青木 大*; et al.

Journal of Physics and Chemistry of Solids, 67(1-3), p.497 - 499, 2006/01

 被引用回数:2 パーセンタイル:14.21(Chemistry, Multidisciplinary)

重い電子系圧力誘起超伝導物質CeRhIn$$_5$$, CeIn$$_3$$を高圧下NQR実験を通して研究した。CeRhIn$$_5$$は1.5$$sim$$1.9GPaで反強磁性と超伝導がミクロに共存する。一方、CeIn$$_3$$では反強磁性と超伝導は相分離しており量子臨界点は存在しない。2.28$$sim$$2.5GPaでは電子状態は常磁性状態と反強磁性状態へと相分離するが、超伝導は両相で起きている。

論文

Fermi surface and magnetic properties of PrTIn$$_5$$ (T: Co, Rh, and Ir)

Hieu, N. V.*; 宍戸 寛明*; Thamizhavel, A.*; 摂待 力生*; 荒木 新吾*; 野末 泰夫*; 松田 達磨; 芳賀 芳範; 竹内 徹也*; 播磨 尚朝*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 74(12), p.3320 - 3328, 2005/12

 被引用回数:13 パーセンタイル:60.6(Physics, Multidisciplinary)

正方晶PrCoIn$$_5$$, PrRhIn$$_5$$及びPrIrIn$$_5$$の単結晶育成を行った。この結晶を用いて電気抵抗率,比熱,磁化率,磁化,ドハース・ファンアルフェン効果測定を行った。これらPr化合物は非磁性化合物である。フェルミ面のトポロジーは4$$f$$電子を持たないLaRhIn$$_5$$と同じである。比熱やサイクロトロン有効質量もほぼ同じであることがわかった。磁化率や磁化の異方性から、結晶場のエネルギースキームを調べ、基底状態はシングレットであることがわかった。

論文

Magnetic excitations in heavy-fermion superconductor PrOs$$_{4}$$Sb$$_{12}$$

桑原 慶太郎*; 岩佐 和晃*; 神木 政史*; 金子 耕士; 荒木 新吾; 目時 直人; 菅原 仁*; 青木 勇二*; 佐藤 英行*

Journal of the Physical Society of Japan, 73(6), p.1438 - 1441, 2004/06

 被引用回数:64 パーセンタイル:88.22(Physics, Multidisciplinary)

初めてのPr系重い電子系超伝導体PrOs$$_{4}$$Sb$$_{12}$$について中性子非弾性散乱による研究を行った。単結晶試料について測定したところ、色々な散乱波数において約0.7meVの位置に第一励起を観察した。これは以前粉末試料を用いて行われた研究結果と矛盾しない。非弾性スペクトルの磁場依存性の測定からこの物質の結晶場準位が$$Gamma$$$$_{1}$$一重項基底状態,$$Gamma$$$$_{4}$$三重項第一励起状態を伴うことを明らかにした。第一励起ピークは、この物質における磁場誘起反強四極秩序ベクトルQ=(100)付近で準弾性散乱的になっており、重い電子状態を担う準粒子が第一励起を介して生じると考えられる。弾性散乱の結果から、この準粒子間の相互作用は四極子相互作用が本質的であることが以前のわれわれの研究から明らかになっている。超伝導状態における低エネルギー励起の減少は、この準粒子が重い電子系超伝導を担っている証拠と考えられ、軌道揺らぎによって媒介されている可能性を示唆している。

論文

Neutron scattering study on the field-induced antiferro-quadrupolar ordering in the heavy fermion superconductor PrOs$$_{4}$$Sb$$_{12}$$

目時 直人; 金子 耕士; 荒木 新吾; 神木 正史*; 岩佐 和晃*; 桑原 慶太郎*; Bernhoeft, N.*; Mignot, J.-M.*; Gukasov, A.*; 佐藤 英行*; et al.

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 272-276(Suppl.), p.e91 - e92, 2004/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:7.49(Materials Science, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体PrOs$$_{4}$$Sb$$_{12}$$の磁場誘起秩序相(FIOP相)が、反強四極子秩序相であることを、冷中性子三軸分光器LTASを用いて、磁場中,超低温の中性子散乱実験を行うことによって明らかにした。この実験によって、FIOP相において、0.02$$mu_{B}$$の小さな反強磁性モーメントが誘起されることを観察した。平均場理論による解析から、この反強磁性秩序は、四極子モーメントO$$_{yz}$$の反強的な秩序によって誘起され、しかもその秩序にはO$$_{yz}$$間の反強四極子相互作用が本質的な役割をしていることが明らかになった。そのため、この秩序が磁場誘起反強四極子秩序であることが結論され、この秩序相が安定化するために、Pr-4$$f$$電子が$$Gamma_{1}$$一重項基底状態及び$$Gamma_{3}$$三重項第一励起状態を持つことを明らかにした。さらにこの4$$f$$電子状態を磁場中における中性子非弾性散乱による結晶場励起の測定によって確認した。

論文

Crystalline electric field excitations in CeAgSb$$_{2}$$

荒木 新吾; 目時 直人; Thamizhavel, A.*; 大貫 惇睦

Journal of Physics; Condensed Matter, 15(23), p.S2179 - S2182, 2003/07

CeAgSb$$_{2}$$(正方晶ZrCuSi$$_{2}$$型)はT$$_{c}$$=9.6Kで[001]方向に強磁性モーメント0.4$$mu_{B}$$/Ceを伴う磁気秩序を示す。磁気秩序状態における[100]方向の磁化は磁場に対して直線的に増加し、3T付近に折れ曲がりが見られ、3Tでは自発磁化より大きな値,約1.2$$mu_{B}$$/Ceに達する。この[100]方向の大きなモーメント・磁化の折れ曲がりの起源を明らかにするため中性子散乱の実験を行った。CeAgSb$$_{2}$$の単結晶・粉末試料を用いた弾性散乱の実験では、T$$_{c}$$以下において[100]方向に0.4$$mu_{B}$$/Ceの強磁性モーメントのみが観測され、基底状態は単純な強磁性であると結論づけられる。非弾性散乱では、5.2meVと12.5meVに結晶場励起が観測された。また、T$$_{c}$$以下では明瞭なスピン波励起を観測しており、強磁性的な相互作用でその分散を説明することができる。磁場中実験の結果、磁化の折れ曲がりは[100]方向の秩序モーメントの消失に起因するものであることがわかり、異方的な相互作用と結晶場を考慮すると、磁化・磁化率・磁歪などが統一的に理解できることがわかった。

論文

Higher-order collinear interaction and magnetic excitation in the 5f localized system U$$_{3}$$Pd$$_{20}$$Si$$_{6}$$

目時 直人; 小池 良浩; 芳賀 芳範; 金子 耕士; 荒木 新吾; McEwen, K. A.*; 神木 正史*; 阿曽 尚文*; Lander, G. H.; 小松原 武美*; et al.

Journal of Physics; Condensed Matter, 15(28), p.S1957 - S1963, 2003/07

 被引用回数:2 パーセンタイル:15.73(Physics, Condensed Matter)

ウラン局在系U$$_{3}$$Pd$$_{20}$$Si$$_{6}$$の磁気構造,スピン波励起と結晶場励起、そして低エネルギーの励起について、報告する。この物質はウラン化合物としてはめずらしく局在的な5f電子状態を持つ。4aサイトと8cサイトのウランの高次の相互作用にともなう、磁気相図,コリニアーな磁気構造について議論する。さらに、磁気励起についても5f電子のへん歴・局在性の観点から議論する。

論文

Crystal structure, magnetic ordering, and magnetic excitation in the 4${it f}$-localized ferromagnet CeAgSb$$_{2}$$

荒木 新吾; 目時 直人; Galatanu, A.; 山本 悦嗣; Thamizhavel, A.*; 大貫 惇睦

Physical Review B, 68(2), p.024408_1 - 024408_9, 2003/07

 被引用回数:38 パーセンタイル:82.16(Materials Science, Multidisciplinary)

CeAgSb$$_{2}$$(正方晶ZrCuSi$$_{2}$$型)はT$$_{c}$$=9.6Kで[001]方向に強磁性モーメント0.4$$mu_{beta}$$/Ceを伴う磁気秩序を示す。磁気秩序状態における[100]方向の磁化は磁場に対して直線的に増加し、3T付近に折れ曲がりが見られ、3Tでは自発磁化より大きな値、約1.2$$mu_{beta}$$/Ceに達する。この[100]方向の大きなモーメント・磁化の折れ曲がりの起源を明らかにするため中性子散乱の実験を行った。CeAgSb$$_{2}$$の単結晶・粉末試料を用いた弾性散乱の実験では、T$$_{c}$$以下において[100]方向に0.4$$mu_{beta}$$/Ceの強磁性モールントのみが観測され、基底状態は単純な強磁性であると結論づけられる。非弾性散乱では、5.2meVと12.5meVに結晶場励起が観測された。また、T$$_{c}$$以下では明瞭なスピン波励起を観測しており、強磁性的な相互作用でその分散を説明することができる。磁場中実験の結果、磁化の折れ曲がりは[100]方向の秩序モーメントの消失に起因するものであることがわかり、異方的な相互作用と結晶場を考慮すると、磁化・磁化率・磁歪などが統一的に理解できることがわかった。

論文

Evidence for magnetic-field-induced quadrupolar ordering in the heavy-fermion superconductor PrOs$$_{4}$$Sb$$_{12}$$

神木 正史*; 岩佐 和晃*; 中島 基樹*; 目時 直人; 荒木 新吾; Bernhoeft, N.*; Mignot, J.-M.*; Gukasov, A.*; 佐藤 英行*; 青木 勇二*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 72(5), p.1002 - 1005, 2003/05

 被引用回数:195 パーセンタイル:97.49(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系超伝導体PrOs$$_{4}$$Sb$$_{12}$$の磁場誘起秩序相(FIOP相)が、反強四極子秩序相であることを、冷中性子三軸分光器LTASを用いて、磁場中,超低温の中性子散乱実験を行うことによって明らかにした。この実験によって、FIOP相において、0.02$$mu_{B}$$の小さな反強磁性モーメントが誘起されることを観察した。平均場理論による解析から、この反強磁性秩序は、四極子モーメントO$$_{yz}$$の反強的な秩序によって誘起され、しかもその秩序にはO$$_{yz}$$間の反強四極子相互作用が本質的な役割をしていることが明らかになった。そのため、この秩序が磁場誘起反強四極子秩序であることが結論され、この秩序相が安定化するために、Pr-4f電子が$$Gamma_{1}$$一重項基底状態及び$$Gamma_{3}$$三重項第一励起状態を持つことを明らかにした。

論文

Superconductivity in CeRh$$_{2}$$Si$$_{2}$$ under pressure

荒木 新吾; 中島 美帆*; 摂待 力生*; 小林 達生*; 大貫 惇睦

Acta Physica Polonica B, 34(2, Part1), p.439 - 442, 2003/02

圧力誘起超伝導体である、反強磁性体CeRh$$_{2}$$Si$$_{2}$$の純良単結晶試料の育成に成功し、圧力下での電気抵抗の測定を行った。その結果、多結晶において報告されていた圧力誘起超伝導を、単結晶において初めて観測した。超伝導相は反強磁性が消失する約1GPa近傍の狭い領域のみに存在しており、反強磁性的な磁気ゆらぎが関係していると思われる。低温における電気抵抗はCeRh$$_{2}$$Si$$_{2}$$などの圧力誘起超伝導体でよくみられる非フェルミ液体的挙動は示さず、全ての圧力においてフェルミ液体的な温度依存性を示す。

論文

Magnetic, elastic, transport and fermi surface properties of a ferromagnetic compound UGa$$_{2}$$

本間 徹生; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 摂待 力生*; 荒木 新吾*; 稲田 佳彦*; 竹内 徹也*; 桑原 慶太郎*; 網塚 浩*; 榊原 俊郎*; et al.

Physica B; Condensed Matter, 281-282, p.195 - 196, 2000/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:16.19(Physics, Condensed Matter)

われわれは六方晶AlB$$_{2}$$型結晶構造をもつ強磁性体UGa$$_{2}$$の5f電子状態を調べるために、磁気、弾性、伝導的特性とドハースファンアルフェン効果の実験を行った。これらの実験結果から六方晶の[0001]面内に100K以下で歪みが生じることを見いだした。これは、[1120]方向に向いた強磁性モーメントの発達によって引き起こされていると考えられる。

論文

Anisotropic magnetoresistance in UBe$$_{13}$$

芳賀 芳範; 山本 悦嗣; 本間 徹生*; 中村 彰夫; 辺土 正人*; 荒木 新吾*; 大國 仁*; 大貫 惇睦*

Physica B; Condensed Matter, 259-261, p.627 - 628, 1999/00

 被引用回数:16 パーセンタイル:65.79(Physics, Condensed Matter)

UBe$$_{13}$$の単結晶育成に成功した。磁気抵抗の角度依存性を測定した結果、4K以下の低温で顕著な異方性が見られた。この温度領域では磁気散乱が支配的であることから、磁気異方性が反映されていると考えられる。

口頭

U(Rh$$_{1-x}$$Co$$_{x}$$)GeのNMRによる研究,3

徳永 陽; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Kr$"a$mer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati$'c$, M.*; 服部 泰佑; 酒井 宏典; 神戸 振作; et al.

no journal, , 

ウラン系遍歴強磁性超伝導体UGe$$_2$$, URhGe, UCoGeでは同じウランの5f電子が強磁性と超伝導を同時に担っており、このことは強磁性揺らぎを媒介とした非BCS型の超伝導機構の存在を直感的に示唆している。我々はこの強磁性超伝導のスピン揺らぎと超伝導の関係を明らかにするため、Coを10%置換したURhGe単結晶においてCo-NMR研究を行っている。今回の講演では、最近行った低磁場領域でのCo-NMRの結果をもとに、UCoGeとの比較を行い、この系全体の磁気揺らぎと超伝導の関係について議論する予定である。

口頭

URhGeのNMRによる研究

徳永 陽; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Kr$"a$mer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati$'c$, M.*; 服部 泰佑; 酒井 宏典; 神戸 振作; et al.

no journal, , 

ウランを含む強磁性超伝導体UGe$$_2$$, URhGe, UCoGeでは遍歴的なウランの5f電子が強磁性を担い、同時に超伝導にも寄与している。このことは強磁性揺らぎを媒介とした非BCS型の超伝導機構の存在を直感的に示唆している。さらにURhGeでは磁場によって誘起される新しい超伝導相も発見され、その発現機構に注目が集まっている。本研究ではNMR緩和率の磁場依存性の測定から、この物質の強磁性量子臨界点近傍に三重臨界点が存在すること、さらにその結果として強い縦型の磁気揺らぎが発達していることを明らかにした。本講演ではこれらの成果をまとめるとともに、最近新たに行った$$^{73}$$Ge同位体を濃縮したURhGe単結晶でのGe-NMRの結果についても紹介する予定である。

口頭

URhGe単結晶のNMRによる研究

徳永 陽; 青木 大*; Mayaffre, H.*; Kr$"a$mer, S.*; Julien, M.-H.*; Berthier, C.*; Horvati$'c$, M.*; 酒井 宏典; 服部 泰佑; 神戸 振作; et al.

no journal, , 

ウランを含む遍歴強磁性超伝導体では強磁性と超伝導がミクロに共存する。このことは強磁性揺らぎを媒介としたスピン三重項超伝導の存在を直感的に示唆している。またURhGeでは結晶のb軸に磁場をかけていくと、一度壊された超伝導が再び出現する(磁場誘起超伝導)。このようなウラン系遍歴強磁性超伝導体の特性は、磁気揺らぎによる超伝導のメカニズムを実験的に検証する格好の舞台を与えている。講演では単結晶試料において行ったNMRの結果について報告し、遍歴磁性超伝導体URhGeの磁気揺らぎと超伝導の関係について議論する。

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