月例研究報告 10月
1. 研究グループの活動状況
(1) 量子物性グループ
【 BL12高分解能チョッパー分光器HRC 】
◆ 研究成果
空間反転対称性の破れたCeTSi3 (T = Rh, Ir)の結晶場準位
植田大地(KEK, 東大物性研), 小吹智広(東大物性研), 柴田浩貴(東大物性研), 吉田雅洋(東大物性研), 池田陽一(東北大金研), 伊藤晋一(KEK), 横尾哲也(KEK), 益田隆嗣(東大物性研,KEK), 吉澤英樹(東大物性研)
空間反転対称性の破れによる反対称スピン軌道相互作用の影響のひとつとして、重い電子系超伝導体で観測される異常に大きな超伝導上部臨界磁場が挙げられる。BaNiSn3 型構造を持つ空間反転対称性の破れたCeRhSi3 , CeIrSi3 で観測される上部臨界磁場は、BCS理論で説明される2 つのリミットを越えても超伝導が破れず、クーパー対のシングレット対とトリプレット対の混成が議論されている[1]。我々は、これまでに超伝導発現のない同構造のCePdSi3 , CePtSi3 の単結晶試料を育成し、多段メタ磁性転移が発現することを明らかにし、結晶場準位を決定した[2-4]。そこで、超伝導が発現するCeRhSi3 , CeIrSi3 と多段メタ磁性転移が発現するCePdSi3 , CePtSi3 で基底状態にどのような違いがあるのかを明らかにするために、J-PARC, MLF, HRC (BL12)においてCeRhSi3 , CeIrSi3 の多結晶試料を用いた中性子非弾性散乱実験を行い、結晶場準位を決定した[5]。3 を用いてフォノン等の寄与を差し引いたCeRhSi3 の測定結果を示したもので、20, 35 meV付近に結晶場準位に起因する磁気励起を観測し、結晶場モデル計算によって図1(b)に示す結晶場準位を得た。また、CeIrSi3 についても同様に解析を行い、結晶場準位を決定した。これらの実験結果から、Γ7 (1) を基底状態に持つ超伝導体CeRhSi3 , CeIrSi3 と、Γ6 を基底状態に持つ多段メタ磁性転移を示すCePdSi3 , CePtSi3 では基底状態が定性的に異なり、図1(c)に示すようにΓ7 (1) の波動関数が三次元的に広がることで他軌道と混成し超伝導が発現する可能性を明らかにした。さらに、秩序状態においてa軸方向を向いた磁気モーメントの磁気揺らぎがトリプレットクーパー対を形成することを明らかにした。
[1] N. Kimura, et al ., Phys. Rev. Lett. 98 , 197001 (2007)等. et al ., J. Phys. Soc. Jpn. 85 , 104703 (2016). et al ., Physica B: Condensed Matter. 536 , 21-23 (2018). et al ., J. Phys. Soc. Jpn. 90 , 064712 (2021). et al ., J. Phys. Soc. Jpn. 90 , 104706 (2021).
図1. (a) CeTSi3 の結晶構造。(b) CePtSi3 の磁化の磁場依存性と磁場微分。(c) CePtSi3 の磁場-温度相図。
◆ 論文等
Daichi Ueta, Tomohiro Kobuke, Hiroki Shibata, Masahiro Yoshida, Yoichi Ikeda, Shinichi Itoh, Tetsuya Yokoo, Takatsugu Masuda, Hideki Yoshizawa,"Crystalline electric field level scheme in the non-centrosymmetric CeRhSi3 and CeIrSi3 ", J. Phys. Soc. Jpn., 90 , 104706, (2021).
Gaoting Lin, Jaehong Jeong, Yao Wang, Qing Huang, Takatsugu Masuda, Shinichiro Asai, Shinichi Itoh, Gerrit Günther, Margarita Russina, Zhilun Lu, Jieming Sheng, Le Wang, Chaebin Kim, Jiucai Wang, Guohua Wang, Qingyong Ren, Chuanying Xi, Wei Tong, Langsheng Ling, Zhengxin Liu, Liusuo Wu, Jiawei Mei, Haidong Zhou, Zhe Qu, Je-Geun Park, Yuan Wan, and Jie Ma, "Field induced quantum spin disordered state in spin-1/2 honeycomb magnet Na2 Co2 TeO6 with small Kitaev interaction", Nature Communications, 12 , 5559, (2021).
◆ その他
日本物理学会2021年秋季大会2021.9.20-23
那波和宏、村崎遼、伊藤晋一、齋藤開、Clarina Dela Cruz、佐藤卓、3 Co(CO3 )2 Clの結晶場励起
柴田将弥、那波和宏、村崎遼、伊藤晋一、植田大地、佐藤卓、5 O8 の低エネルギースピン波励起
浅井晋一郎、藤原美幸、黒田健太、近藤猛、山神光平、岡田佳憲、伊藤晋一、益田隆嗣、5-x GeTe2 の中性子散乱
(2) 水素貯蔵基盤研究グループ
【 BL21高強度全散乱装置NOVA 】
◆ 論文等
Tomofumi Kato, Yasuhiro Yamada, Yasushi Nishikawa, Toshiya Otomo, Hayato Sato, and Satoshi Sato, "Origins of peaks of graphitic and pyrrolic nitrogen in N1s X-ray photoelectron spectra of carbon materials: quaternary nitrogen, tertiary amine, or secondary amine?", Journal of Materials Science, 56 , 15798–15811, (2021).
Kazutaka Ikeda, Fumika Fujisaki, Toshiya Otomo, Hidetoshi Ohshita, Takashi Honda, Toru Kawamata, Hiroshi Arima, Kazumasa Sugiyama, Hitoshi Abe, Hyunjeong Kim, Kouji Sakaki, Yumiko Nakamura, Akihiko Machida, Toyoto Sato, Shigeyuki Takagi, Shin-ichi Orimo, "Generating Mechanism of Catalytic Effect for Hydrogen Absorption/Desorption Reactions in NaAlH4 –TiCl3 ", Applied Sciences, 11 , 8349, (2021).
(3) 構造科学グループ
【 BL08超高分解能粉末中性子回折装置 SuperHRPD 】
◆ 論文等
Masaki Fujita, Takanori Taniguchi, Tong Wang, Shuki Torii, Takashi Kamiyama, Koki Ohashi, Takayuki Kawamata, Tomohisa Takamatsu, Tadashi Adachi, Masatsune Kato, Yoji Koike, "Reduction Annealing Effects on the Crystal Structure of T'-type La1.8 Eu0.2 CuO4+α−δ ", J. Phys. Soc. Jpn., 90 , 105002, (2021).
