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論文

Maximizing $$T_c$$ by tuning nematicity and magnetism in FeSe$$_{1-x}$$S$$_x$$ superconductors

松浦 康平*; 水上 雄太*; 新井 佑基*; 杉村 優一*; 前島 尚行*; 町田 晃彦*; 綿貫 徹*; 福田 竜生; 矢島 健*; 広井 善二*; et al.

Nature Communications (Internet), 8, p.1143_1 - 1143_6, 2017/10

 被引用回数:16 パーセンタイル:13.58(Multidisciplinary Sciences)

A fundamental issue concerning iron-based superconductivity is the roles of electronic nematicity and magnetism in realising high transition temperature ($$T_c$$). To address this issue, FeSe is a key material, as it exhibits a unique pressure phase diagram involving nonmagnetic nematic and pressure-induced antiferromagnetic ordered phases. However, as these two phases in FeSe have considerable overlap, how each order affects superconductivity remains perplexing. Here we construct the three-dimensional electronic phase diagram, temperature ($$T$$) against pressure ($$P$$) and iso-valent S-substitution ($$x$$), for FeSe$$_{1-x}$$S$$_x$$. By simultaneously tuning chemical and physical pressures, against which the chalcogen height shows a contrasting variation, we achieve a complete separation of nematic and antiferromagnetic phases. In between, an extended nonmagnetic tetragonal phase emerges, where $$T_c$$ shows a striking enhancement. The completed phase diagram uncovers that high-$$T_c$$ superconductivity lies near both ends of the dome-shaped antiferromagnetic phase, whereas $$T_c$$ remainslow near the nematic critical point.

論文

Direct observation of lattice symmetry breaking at the hidden-order transition in URu$$_2$$Si$$_2$$

利根川 翔*; 笠原 成*; 福田 竜生; 杉本 邦久*; 安田 伸広*; 鶴原 悠悟*; 渡邊 大樹*; 水上 雄太*; 芳賀 芳範; 松田 達磨*; et al.

Nature Communications (Internet), 5, p.4188_1 - 4188_7, 2014/06

 被引用回数:40 パーセンタイル:7.69(Multidisciplinary Sciences)

We report on the observation of lattice symmetry breaking from the fourfold to twofold structure by high-resolution synchrotron X-ray diffraction measurements at zero field. Small orthorhombic symmetry-breaking distortion sets in at the transition temperature with a jump, uncovering the weakly first-order nature of the hidden-order transition. This distortion is observed only in ultra pure samples, implying a highly unusual coupling nature between the electronic pneumaticity and underlying lattice.

論文

鉄系超伝導体の電子ネマティック転移と斜方歪み

芝内 孝禎*; 笠原 成*; 松田 祐司*; 福田 竜生; 杉本 邦久*

日本結晶学会誌, 55(2), p.128 - 134, 2013/04

強相関電子系と呼ばれる物質群では、今までにない複雑な電子相が現れる。その最も驚くべき相の一つが、系の回転対称性を破る「電子ネマティック」相である。我々は新しい高温超伝導体系である鉄系超伝導体の常伝導相において見られる電子ネマティック相が、広いドープ領域に渡って存在していることを示した。磁気トルクによる高感度の面内異方性測定、放射光X線を用いた結晶構造の変化の観測、現象論的な理解を組み合わせたこの研究内容を紹介する。

論文

Electronic nematicity above the structural and superconducting transition in BaFe$$_2$$(As$$_{1-x}$$P$$_x$$)$$_2$$

笠原 成*; Shi, H. J.*; 橋本 顕一郎*; 利根川 翔*; 水上 雄太*; 芝内 孝禎*; 杉本 邦久*; 福田 竜生; 寺嶋 孝仁*; Nevidomskyy, A. H.*; et al.

Nature, 486(7403), p.382 - 385, 2012/06

 被引用回数:285 パーセンタイル:0.47(Multidisciplinary Sciences)

The electron nematicity, which break rotational symmetry of the crystal lattice, has been recently observed in high-$$T_c$$ superconductors. In iron-pnictides, it has been associated with the tetragonal-to-orthorhombic structural transition at $$T_s$$, and the observations has been limited in the orthorhombic phase or in the tetragonal phase under uniaxial strain. In this investigation we provide magnetic torque measurements, a thermodynamic evidence which clearly shows the development of nematicity well above $$T_s$$ and the persistence in the nonmagnetic superconducting regime. Combined with synchrotron X-ray measurements, our results identify two distinct temperatures-one at $$T^ast$$, signifying a true nematic transition, and the other at $$T_s$$ ($$< T^ast$$), which we show to be not a true phase transition, but rather what we refer to as a "meta-nematic transition", in analogy to the well-known metamagnetic transition in the theory of magnetism.

報告書

核変換実験施設の概念検討,2; ADSターゲット試験施設の概念検討

佐々 敏信; 梅野 誠*; 水林 博*; 森 恵次郎*; 二川 正敏; 斎藤 滋; 甲斐 哲也; 中井 公一*; 雑候 章*; 笠原 芳幸*; et al.

JAERI-Tech 2005-021, 114 Pages, 2005/03

JAERI-Tech-2005-021.pdf:9.66MB

日本原子力研究所では、加速器駆動核変換システム(ADS)にかかわる技術の研究開発を進めるため、大強度陽子加速器施設J-PARC計画の下で核変換実験施設の建設を検討している。核変換実験施設は、ADSの未臨界炉心に関する物理的特性の実験的研究を行う核変換物理実験施設と、ADSを設計するための材料データベース構築及び核破砕ターゲットの工学的特性の試験を行うADSターゲット試験施設から構成される。本報告は、ADSターゲット試験施設について、施設の目標,実用ADSと本実験施設との関連について述べ、台車搭載型核破砕ターゲットを採用した実験施設の検討結果についてまとめたものである。

口頭

鉄系超伝導体FeSe$$_{0.5}$$Te$$_{0.5}$$とFeSeの中性子非弾性散乱; 磁気散乱スペクトルのネマティック効果

社本 真一; 樹神 克明; 梶本 亮一; 中村 充孝; 石角 元志*; 綿重 達哉*; 笠原 成*; 松田 祐司*; 芝内 孝禎*; 新井 正敏*

no journal, , 

FeSeと異なり、FeSe$$_{0.5}$$Te$$_{0.5}$$では明確には構造相転移が見つかっていないものの、磁気散乱スペクトルの非整合周期の温度変化が報告されている。FeSe$$_{0.5}$$Te$$_{0.5}$$およびFeSe単結晶の中性子非弾性散乱スペクトルの温度変化を詳細に調べたところ、70Kほどで大きく変化することがわかった。

口頭

Nematic effect on spin excitations of FeSe$$_{0.5}$$Te$$_{0.5}$$5 and FeSe

社本 真一; 石角 元志*; 綿重 達哉*; 笠原 成*; 樹神 克明; 梶本 亮一; 中村 充孝; 芝内 孝禎*; 松田 祐司*; 新井 正敏*

no journal, , 

ネマチック効果に興味を持ち、FeSe$$_{0.5}$$Te$$_{0.5}$$およびFeSe単結晶の中性子非弾性散乱スペクトルを測定した。FeSeと異なり、FeSe$$_{0.5}$$Te$$_{0.5}$$では明確には構造相転移が見つかっていないものの、磁気散乱スペクトルの非整合周期の温度変化に約70Kで飛びがあることがわかった。このことはFeSe$$_{0.5}$$Te$$_{0.5}$$においても、d$$_{zx}$$とd$$_{yz}$$軌道の縮退が解けていることを示唆しており、これはネマティック効果によるものと思われる。

口頭

鉄系超伝導体FeSeの中性子非弾性散乱

社本 真一; 森 道康; 梶本 亮一; 樹神 克明; 石角 元志*; 綿重 達哉*; 笠原 成*; 中村 充孝; 芝内 孝禎*; 松田 祐司*

no journal, , 

鉄系超伝導体$$beta$$-FeSeでは中性子非弾性散乱でこれまで高エネルギーの情報が得られていないことから、化学輸送法により合成した単結晶を用いて測定を行った。その結果、2種類の異方的な相互作用で説明できるスピン波的な振舞いが200meVまで観測された。

口頭

中性子非弾性散乱から見た鉄系超伝導体FeSeのスピンネマティック感受率

社本 真一; 梶本 亮一; 石角 元志*; 山川 洋一*; 綿重 達哉*; 笠原 成*; 中村 充孝; 紺谷 浩*; 芝内 孝禎*; 松田 祐司*

no journal, , 

FeSeはバルクでは磁気秩序がなく、構造相転移のみ示すことが特徴の超伝導体である。光電子分光や電気抵抗から電子ネマティック感受率が発散することが見つかっており、軌道とスピンとの関連からスピンネマティック感受率との関連に興味が持たれている。今回は中性子非弾性散乱実験の結果から、そのスピンネマティック感受率について検討したので報告する。

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