Material development and physical property study of new locally non-centrosymmetric uranium compounds

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本研究では、「235」系化合物R2T3X5（R=ウランおよび希土類金属、T=遷移金属、X=Si、Ge、Sn、In、Ga）の新物質の探索および新奇物性の発見に目指して研究を行い、既に複数のR2T3X5系化合物の結晶育成を試みた。特に、ジグザグ構造を有する新物質U2Ir3Si5の単結晶、U2Rh3Ge5および数種類の希土類「235」系化合物の多結晶の育成に成功し、興味深い物理現象が観測された。最近、別の「235」系新規化合物U2Rh3Sn5の多結晶育成にも成功し、その基礎物性の測定が完成した。U2Rh3Sn5は、U2T3Sn5系物質群でこれまでに見つかった唯一の化合物である。Ｘ線回折分析結果、U2Rh3Sn5はY2Rh3Sn5型の斜方晶構造を持つ。磁場中冷却およびゼロ磁場中冷却磁化率の測定により、19.7 K付近で強磁性のような磁気転移が見られた。高温側の磁化率の解析結果は小さい有効磁気モーメントと比較的大きな負のキュリーワイス温度を示す。5 Kで測定した磁化曲線は、約4 kOe未満の磁場領域で急速に上昇し、その後5 Tまで直線的に増加する。約5 kOe以下で明確なヒステリシス挙動を現れた。さらに、比熱測定によると、磁気相転移前後の磁気エントロピーの変化は非常に小さく、二重縮退基底状態が存在する可能性がある。U2Rh3Sn5は、遍歴的な5f電子または近藤効果および面内反強磁性相互作用を持つキャント強磁性体である可能性が高いと推測できる。一方、本研究では、U2Co3Si5型斜方晶構造を持つ軽希土類「235」系新規物質R2Ru3Ge5(R=La、Ce, Pr)を発見し、多結晶の育成に成功した。低温磁性の測定により、Ce2Ru3Ge5とPr2Ru3Ge5は、それぞれ6 Kと14 K付近で強磁性転移を伴う複雑な磁化挙動を示すことが明らかになった。