極低温強磁場中回転機構による希土類化合物の磁気異方性の展開

极低温强磁场下旋转机制研究稀土化合物磁各向异性

• 批准号: 21K03464
• 负责人: 阿部 聡
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021 至 2022
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03464/
• 关键词: 四重子秩序; 超伝導; 極低温強磁場; 希土類化合物

物性研究において, 極低温環境により物質の基底状態を実現させ, 基底状態をもたらす相互作用機構を解明することは, 物性物理学の学問の発展だけでなく, 新規物質の発見や利用などの応用にもつながるため, 極めて重要である。極低温と高磁場を合わせた多重極限状態での物性研究は困難になるが, 磁気モーメント間の相互作用の異方性を明らかにする上で極めて有効である。本研究では, 温度10mK, 磁場8Tの極低温強磁場がなければ実現できないf電子の秩序状態の研究として, 電気四極子が秩序変数となる希土類カゴ状物質と巨大磁歪を示す絶縁体スピン系物質の研究を行った。特に, 多重極限環境に試料回転機構を導入し, 結晶軸に対する磁場方向を変化させた熱膨張・磁歪測定を行うことで, 四極子間相互作用や磁気弾性係数の異方性を明らかにし, f電子間相互作用の機構の解明を行う。この目的のため, 回転機構により極低温強磁場環境下において歪測定セルを回転させ磁場方向が変化可能な測定システムの開発を行うとともに, 交流インピーダンス測定による磁場中帯磁率測定装置の開発を行った。熱膨張・磁歪測定については, ピエゾ回転駆動素子を用いる方法と機械回転式駆動機構を用いる方法の2通りの装置の試験を実施した。その結果, ピエゾ回転素子の回転トルクが十分でなく, 歪測定装置を十分回転させることが困難であることが判明した。一方, 機械回転式駆動機構では, 歪測定のバックグラウンドの温度・角度依存性を明らかにし, 測定歪に換算し最大10^(-5)程度の影響があることなどの測定性能を明らかにした。研究対象のカゴ状希土類化合物PrIr2Zn20の極低温超伝導状態の解明には磁場中交流帯磁率測定が不可欠であるため, 希釈冷凍機への搭載可能な交流インピーダンスブリッジを用いた帯磁率測定システムの開発を行なった。

Physical property research に お い て, extremely low temperature environment に よ り material の basal state を be presently さ せ, basal state を も た ら す interaction institutions を interpret す る こ と は, physical learning physics の の 発 exhibition だ け で な く, new rules material の 発 see や using な ど の 応 with に も つ な が る た め, extremely め て important で あ る. Extremely low temperature と を and high magnetic field わ せ た multiple limit state で の physical study difficult は に な る が, magnetic 気 モ ー メ ン の interaction between ト の square difference を Ming ら か に す で extremely on る め て have sharper で あ る. This study で は, temperature 10 mk, 8 t の extremely strong low-temperature magnetic が な け れ ば be presently で き な い f electronic の order status の research と し て, electric 気 quadrupole が order number - と な る greek-turkish class カ ゴ substance と huge magnetic slanting を す never try in body ス ピ ン を row material の study っ た. に, multiple extreme environment に sample back to the planning agencies を import し, crystallographic axis に す seaborne る を magnetic field direction - the さ せ た thermal expansion, determination of magnetic slanting line を う こ と で, quadrupole interaction between magnetic 気 や 弾 resistance coefficient is の different party を Ming ら か に し, f electronic interaction between の institutions の interpret う を line. こ の purpose の た め, back to the planning agencies に よ り extremely strong magnetic field at low temperature environment に お い て slanting measurement セ ル を back planning さ せ が magnetic field direction can be な - determination of シ ス テ ム の open 発 を line う と と も に, communication イ ン ピ ー ダ ン ス determination に よ る 帯 magnetic rate in magnetic field measurement device の open 発 を line っ た. Determination of thermal expansion, magnetic slanting に つ い て は, ピ エ ゾ back planning 駆 dynamic element child を with い と る method with mechanical back planning type 駆 mechanism を い る methods の 2 through り の の device test を be applied し た. そ の results, ピ エ ゾ returning the planning element child の planning ト ル ク が very で な く, slanting measurement device を very back planning さ せ る こ と が difficult で あ る こ と が.at し た. One party, the machine back to the planning type 駆 mechanism で は, determination of slanting の バ ッ ク グ ラ ウ ン ド の temperature, Angle dependency を Ming ら か に し, determination of slanting に conversion し maximum 10 ^ (5) degree の が あ る こ と な ど の measure performance を Ming ら か に し た. Study like の seaborne カ ゴ shape greek-turkish compounds PrIr2Zn20 の extremely low temperature state of super 伝 guide の interpret に は magnetic field communication 帯 magnetic rate determination が not owe で あ る た め, bush 釈 refrigerator へ の may carry な communication イ ン ピ ー ダ ン ス ブ リ ッ ジ を with い た 帯 magnetic rate determination シ ス テ ム の open 発 を line な っ た.

项目成果

Precise magnetization measurements down to 500 mK using a miniature ³He cryostat and a closed-cycle ³He gas handling system installed in a SQUID magnetometer without continuous-cooling functionality

使用安装在不具备连续冷却功能的 SQUID 磁力计中的微型 ³He 低温恒温器和闭环 ³He 气体处理系统，进行低至 500 mK 的精确磁化强度测量

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac5bb0
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Shimamura Kazutoshi;Wajima Hiroki;Makino Hayato;Abe Satoshi;Haga Yoshinori;Sato Yoshiaki;Kawae Tatsuya;Yoshida Yasuo
• 通讯作者: Yoshida Yasuo

研究代表者は2022年5月より長期入院となり, 当初の研究計画の実施が困難となったため, 中断とした。

主要研究者自2022年5月起长期住院，原定研究计划难以实施，因此该项目已中止。

Thermal expansion measurements of the Cage Compound PrIr2Zn20 at Ultra-low temperatures in the high magnetic fields

笼式化合物 PrIr2Zn20 在超低温高磁场下的热膨胀测量

• 发表时间: 2022
• 作者: Saeka Nakajima;Momoka Asai;Shota Nakashima;Koichi Matsumoto;Satoshi Abe;Keisuke T. Matsumoto;Y. Yamane;and Takahiro Onimaru
• 通讯作者: and Takahiro Onimaru

低温熱接触用導電性接着剤の電気抵抗測定

低温热接触导电胶的电阻测量

• 发表时间: 2021
• 作者: Saeka Nakajima;Momoka Asai;Shota Nakashima;Koichi Matsumoto;Satoshi Abe;Keisuke T. Matsumoto;Y. Yamane;and Takahiro Onimaru;浅井桃花，中島祥太，阿部聡，松本宏一
• 通讯作者: 浅井桃花，中島祥太，阿部聡，松本宏一