クラスター拡張多極子秩序の微視的検証と開拓

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拡張多極子秩序は多原子や多軌道で構成される新しいタイプの電子系秩序である。拡張多極子秩序が実証されれば、多極子秩序の探索領域と多様な磁気秩序の可能性が飛躍的に広がり、電子物性研究に新たな領域が開かれる。拡張多極子秩序状態は強相関系特有の新しい状態であり、巨大異常ホール効果発現の指標にもなると期待され、スピントロニクス等への応用でも注目されている。拡張多極子秩序では非局所的な秩序が現れているため、磁性イオン自身の局所的情報だけではその秩序を検証できない。強相関 5f 電子系では、電子相関、スピン軌道相互作用、局在/遍歴競合が複合してもたらす多様な新奇電子状態を示す化合物が次々と発見されている。これらの新奇状態の解明は新しい物理の創出に繋がるため、大きな注目を集めている。そのなかでも URu2Si2 は特異な例である。この化合物は、異方的超伝導体であると同時に17Kで或る秩序相に相転移する。しかし、多くの測定手法を用いた膨大な実験的研究にもかかわらず、未だにこの秩序相 の秩序パラメーターが決定できず、”隠れた秩序 ”と呼ばれている。その解明のためには新しい物理モデルが不可欠であり、凝縮系物理学の重要課題のなかでも最も挑戦的なものとなっている。しかし、その同定は二十年来なされておらず、固体物理学の難問になっている。そこで今年度は一軸圧をかけて対称性を低下させて、それによってあらわれるより低次の多極子秩序を同定することにより、元の隠れた秩序状態を同定することを試みた。具体的には圧力セルを用いて、純良のURu2Si2単結晶試料で[100]方向に一軸圧をかけて、RuサイトのNQR測定をゼロ磁場で行なった。隠れた秩序転移温度が一軸圧下で上昇することを見出した。また内部磁場は生じないことも明らかにした。これにより隠れた秩序状態の空間群は絞られることが明らかになった。