Clear reduction in spin susceptibility and superconducting spin rotation for in the early-stage sample of spin-triplet superconductor UTe

北川 俊作*; 徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 他11名*

Journal of the Physical Society of Japan, 93(12), p.123701_1 - 123701_5, 2024/11

https://doi.org/10.7566/JPSJ.93.123701

We report the re-measurement of the -axis spin susceptibility component in an early-stage sample of the spin-triplet superconductor UTe with the transition temperature of = 1.6 K. Using Knight-shift measurements along the axis and at a 10-degree tilt from the axis towards the axis, we accurately determined the -axis component without directly measuring the -axis Knight shift. The experiment reveals that the previously reported absence of the reduction in Knight shift is attributed to the missing of signal from the superconducting region and to the detection of residual signals from the non-superconducting region instead.

NMRを用いたC-A-S-Hゲルの構造解析

花町 優次*; Walker, C.*; 笹本 広; 三原 守弘

NIMS微細構造解析プラットフォーム利用報告書(Internet), 2 Pages, 2023/12

放射性廃棄物の地層処分において、坑道の支保工材料等として産業副産物であるフライアッシュとシリカフュームセメントを高含有する低アルカリ性セメント(High-volume Fly ash Silica fume Cement, HFSC)の使用が検討されている。日本原子力研究開発機構では、HFSCの主成分であるカルシウムアルミニウムシリケート水和物(C-A-S-H)ゲルを合成し、その化学的な安定性を評価するための実験及びモデル化を行っている。モデル化では、合成したサンプルに含まれるC-A-S-Hゲルや合成の際に付随して生成する副鉱物の組成を把握する必要がある。このため、2020年度には、合成したサンプルを対象にAl及びSi NMRスペクトルを取得し、Al及びSiの分配状態を同定した。その結果から、合成したサンプル中のC-A-S-Hゲルの化学組成を導出した。しかしながら、浸漬期間が28日と短く、C-A-S-Hゲル以外の副鉱物の生成が多く、所期のAl/Siモル比を有するC-A-S-Hゲルの合成には至らなかった。本課題では、より浸漬期間の長い(6ヶ月)試料を対象に、同様な手法によりC-A-S-Hゲルの化学組成を導出するため、NMRスペクトルを取得した。

New approach to understanding the experimental Cs NMR chemical shift of clay minerals via machine learning and DFT-GIPAW calculations

大窪 貴洋*; 武井 滉洋*; 舘 幸男; 深津 勇太; 出口 健三*; 大木 忍*; 清水 禎*

Journal of Physical Chemistry A, 127(4), p.973 - 986, 2023/02

https://doi.org/10.1021/acs.jpca.2c08880

粘土鉱物へのCsの吸着サイトの特定は、環境化学の分野で研究されてきた。核磁気共鳴(NMR)実験によって、吸着されたCsの局所構造を直接観察することが可能である。固体NMR実験から得られたCsのNMRパラメータは、吸着されたCsの局所的な構造に敏感である。しかしながら、NMRデータだけからCsの吸着位置を決定することは困難であった。本研究では、機械学習と実験的に観察されたケミカルシフトを組み合わせることにより、粘土鉱物に吸着されたCsの吸着位置を特定するためのアプローチについて提示する。原子配置の記述子とNMRによるケミカルシフトの第一原理計算結果を関連付けて評価する機械学習の線形リッジ回帰モデルを構築した。これにより、原子配置の構造データからCsのケミカルシフトを高速で計算することが可能となった。機械学習モデルによって、実験的に観察された化学シフトから逆解析を行うことにより、Cs吸着位置を導き出すことが可能になる。

Slow electronic dynamics in the paramagnetic state of UTe

徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 芳賀 芳範; 常盤 欣文; Opletal, P.; 藤林 裕己*; 金城 克樹*; 北川 俊作*; 石田 憲二*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 91(2), p.023707_1 - 023707_5, 2022/02

https://doi.org/10.7566/JPSJ.91.023707

ウラン系の強磁性超伝導体で議論されてきた、「強磁性ゆらぎによるスピン三重項超伝導対の形成」および「強磁性ゆらぎを介した磁場による対形成引力の制御」というコンセプトがUTeにおいても成り立つことを期待させる。しかしその一方、では静的な強磁性秩序は存在せず、低温の磁気状態がこれまでのウラン系強磁性超伝導体にどこまで近いのかという点については疑問を持たれていた。実際、最近の中性子散乱実験では、比較的高温側から反強磁性に近いq=0.57という波数を持った磁気ゆらぎの発達が示されている。本研究ではTe-NMR実験により低温で非常に遅いゆっくりとした揺らぎが発達する様子を捉えることに成功した。このことはこの系の低温における強い相関の発達を示唆している。

Nanoscale heterogeneity induced by nonmagnetic Zn dopants in the quantum critical metal CeCoIn; In NQR/NMR and Co NMR study

酒井 宏典; 徳永 陽; 神戸 振作; Zhu, J.-X.*; Ronning, F.*; Thompson, J. D.*; Ramakrishna, S. K.*; Reyes, A. P.*; 鈴木 康平*; 大島 佳樹*; et al.

Physical Review B, 104(8), p.085106_1 - 085106_12, 2021/08

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.085106

典型的な量子臨界金属であるCeCoInは、In元素をZn元素で少量置換することで、反強磁性を誘起できることが知られており、7%Zn置換系では、超伝導も共存する。NQRおよびNMRを用いて、微視的に電子状態を調べた結果、反強磁性はZn置換子周辺で起こり、超伝導は置換子から離れた電子状態が核となって起こり、近接効果により、バルク全体に超伝導が拡がる、という不均一性を見出した。Zn置換子周辺にある局所不均一性は、磁場をかけても残存することも見出した。

Anisotropic response of spin susceptibility in the superconducting state of UTe probed with Te-NMR measurement

仲嶺 元輝*; 金城 克樹*; 北川 俊作*; 石田 憲二*; 徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 仲村 愛*; 清水 悠晴*; 本間 佳哉*; et al.

Physical Review B, 103(10), p.L100503_1 - L100503_5, 2021/03

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.103.L100503

To investigate spin susceptibility in a superconducting (SC) state, we measured the Te-NMR Knight shifts at magnetic fields () up to 6.5 T along the and axes of single-crystal UTe, a promising candidate for a spin-triplet superconductor. In the SC state, the Knight shifts along the and axes ( and , respectively) decreased slightly, and the decrease in was almost constant up to 6.5 T. The reduction in decreased with increasing , and was unchanged through the SC transition temperature at 5.5 T, excluding the possibility of spin-singlet pairing. Our results indicate that spin susceptibilities along the and axes slightly decrease in the SC state in low , and the response of SC spin susceptibility is anisotropic on the plane.

Enhancement of domain-wall mobility detected by NMR at the angular momentum compensation temperature

今井 正樹; 中堂 博之; 松尾 衛; 前川 禎通; 齊藤 英治

Physical Review B, 102(1), p.014407_1 - 014407_5, 2020/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.102.014407

The angular momentum compensation temperature of ferrimagnets has attracted much attention because of high-speed magnetic dynamics near . We show that NMR can be used to investigate domain wall dynamics near in ferrimagnets. We performed Fe-NMR measurements on the ferrimagnet HoFeO with = 245 K. In a multi-domain state, the NMR signal is enhanced by domain wall motion. We found that the NMR signal enhancement shows a maximum at in the multi-domain state. The NMR signal enhancement occurs due to increasing domain-wall mobility toward . We develop the NMR signal enhancement model involves domain-wall mobility. Our study shows that NMR in multi-domain state is a powerful tool to determine , even from a powder sample and it expands the possibility of searching for angular momentum-compensated materials.

S nuclear magnetic resonance spectra of uranium disulfide -US

酒井 宏典; 徳永 陽; 芳賀 芳範; 神戸 振作; Ramakrishna, S. K.*; Reyes, A. P.*; Rosa, P. F. S.*; Ronning, F.*; Thompson, J. D.*; Fisk, Z.*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 30, p.011169_1 - 011169_6, 2020/03

https://doi.org/10.7566/JPSCP.30.011169

半金属から半導体へクロスオーバーを示すウラン二硫化物-USについて、核スピンをもつS核核磁気共鳴(NMR)法を用いて研究を行った。S核は自然存在比0.76%しかないため、このNMR実験のために50%まで濃縮した単結晶を育成した。結晶軸方向に外部磁場をかけて、-USにおけるS核NMRスペクトルを得ることができ、サイト同定を行った。

Evidence for weak spin-orbit interaction experienced by Cooper pairs in the spin-triplet superconductor UPt; Pt-NMR study

青山 泰介*; 小手川 恒*; 木村 憲彰*; 山本 悦嗣; 芳賀 芳範; 大貫 惇睦*; 藤 秀樹*

Journal of the Physical Society of Japan, 88(6), p.064706_1 - 064706_7, 2019/06

https://doi.org/10.7566/JPSJ.88.064706

Pt-NMR measurements under magnetic field () parallel to the -axis in the vicinity of the upper critical field have been carried out on the heavy-fermion superconductor UPt. The quasiparticle spin susceptibility was obtained from the measurements. The field dependence of the susceptibility suggests that the -vector freely rotates in magnetic field. It is therefore concluded that spin-orbit interaction, which confines the direction of the -vector with respect to the crystal axis, is weak in UPt.

Odd-parity electronic multipolar ordering in URuSi; Conclusions from Si and Ru NMR measurements

神戸 振作; 徳永 陽; 酒井 宏典; 服部 泰佑; 比嘉 野乃花; 松田 達磨*; 芳賀 芳範; Walstedt, R. E.*; 播磨 尚朝*

Physical Review B, 97(23), p.235142_1 - 235142_10, 2018/06

AA2018-0180.pdf:1.09MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.235142

We report Si and Ru NMR measurements on high-quality, single-crystal URuSi samples with a residual resistivity ratio RRR70. Our results show that the Si and Ru sites exhibit 4-fold electronic symmetry around the -axis in the hidden-order state. A previously observed 2-fold contribution of Si NMR linewidth is concluded to be due to extrinsic magnetic centers. Since the U and Si sites are aligned along the -axis, we conclude further that the electronic state shows 4-fold symmetry around the U site below the hidden-order transition. From this observed local symmetry, possible space groups for the hidden-order state are or , based on group theoretical considerations. Since the order vector is considered to be , the hidden-order state is then found to be with rank 5 odd-parity, i.e. electric dotriacontapolar order.