Developments of neutron scattering, NMR, and thermal conductivity measurement techniques for the investigations of quantum phases in high magnetic fields

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本研究の最終目標は，『新たな量子相の開拓とその機能性の解明』である。既存の枠組みを超える新奇量子相の開拓のため，本研究では多くの物質において電子同士の相互作用エネルギーに比べゼーマンエネルギーが支配的となる『50テスラ級強磁場』での研究を進める．具体的には研究代表者らが保有する『安定化超ロングパルス磁場』という最先端の独自技術に、１．中性子回折，２．核磁気共鳴そして３．熱伝導・熱ホール測定といった先端的な測定技術を組み合わせる．特に後に続く物性実験に先立って，2022年度はこの３つの開発を主目的とした．その結果，１の中性子回折実験についてはロングパルス磁場下でのラウエ中性子回折に世界で初めて成功した．これまで７Ｔであった日本でのラウエ中性子回折実験の最高磁場を１５Ｔまで拡張させることに成功した．２の核磁気共鳴については、2021年度に報告したパルス磁場下での初めてのスピン・格子緩和時間測定を拡張させたスピン・スピン緩和時間測定に成功した．この手法についても論文化した．さらなる測定技術の拡大のために，核磁気共鳴測定のロングパルス磁場への応用実験も進んでいる．３の熱伝導・熱ホール効果の開発については，世界で初めてパルス磁場下の熱伝導測定に成功した．これは熱測定およびパルス磁場の研究の歴史の中で重要な開発になったと思われるが，一方で熱ホール効果をパルス磁場下で測定する難しさも認識した．以上のように計画初年度における目標であった，中性子回折，核磁気共鳴，熱伝導・熱ホール測定の３つについて実験技術の開発を進めた．パルス磁場下熱ホール測定が困難であること以外は，それ以外の開発は成功したと評価できる．