ベクトル強磁場・高圧下熱測定で解明する三重項超伝導多重相の異方性とベリー位相物性

通过强矢量磁场和高压下的热测量阐明三线态超导多相的各向异性和贝里相特性

• 批准号: 22H01176
• 负责人: 木俣 基
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01176/
• 关键词: スピン三重項超伝導; 重い電子系; ベリー位相

本研究では、超伝導クーパー対のスピンが揃った「スピン三重項超伝導」の強い候補物質であるUTe2において、高圧下での物性計測を20テスラ以上の強磁場、0.5ケルビンまでの極低温中で実現できる実験環境を構築する。これを用いてUTe2で発現する超伝導多重層の磁気異方性を解明し、さらには秩序変数を同定する議論に繋げる。今年度は主に試料空間の限られる20テスラ以上の強磁場マグネットにおいて、試料の三次元的角度回転を可能にする小型高圧セルおよび回転機構の開発、印加圧等の実験条件の調整を行う低磁場実験環境の構築を行なった。また、圧力セル中での熱測定に必要な抵抗温度計の選定など、実験に不可欠な要素技術の開発も並行して行なった。さらに、常圧下において約70テスラまでのパルス強磁場中での測定をドレスデン（ドイツ）の強磁場研究所のグループと共同研究として行った結果を考察し、35テスラ以上のメタ磁性転移以上のスピン偏極した電子状態で、磁場をb軸からc軸に約30度傾けた方位で出現する高磁場超伝導相近傍での輸送測定を行なった。その結果、スピン偏極超伝導状態の近傍で、ホール係数が著しく抑制されることを観測し、これは、スピン偏極超伝導の近傍で電子状態が大きく変調されていることを示唆する結果である。さらに、UTe2と関連性の深い結晶構造であるジグザグ構造を持つ反強磁性体の非相反抵抗測定を行い、反強磁性転移温度以下でゼロ磁場で自発的な非相反抵抗を観測した。この結果は、UTe2を含めた局所的に空間反転対称性の破れた金属における新規物性の理解を促すという点から有意な成果である。

在这项研究中，我们将创建一个实验环境，该环境可以测量UTE2高压下的物理性能，这是一种强大的候选三胞胎超导性的候选物质，在该物质中，超导库珀对的旋转都是相同的，并且可以在20 tesla的极低温度或更高的温度下或在极低的温度下达到极低的温度下。这将用于阐明UTE2中表达的超导多层的磁各向异性，并进一步开发有关识别有序变量的讨论。今年，我们开发了小型高压细胞和旋转机制，可以在20特斯拉或更多的强度磁场磁铁中进行三维角旋转，并具有有限的样品空间，并创建了低磁场实验环境，其中调整了实验性条件（例如，压力施加等实验条件）。此外，对于实验必不可少的基本技术的发展，例如选择压力细胞中热测量所需的电阻温度计。 Furthermore, we examined the results of a joint research study conducted in a pulsed magnetic field of about 70 Tesla under normal pressure with a group of the Strong Magnetic Field Research Institute in Dresden (Germany), and transport measurements were made in the vicinity of a high magnetic field superconducting phase that appears in a spin-polarized electronic state with a metamagnetic transition of 35 Tesla or more, in an orientation that tilts the从B轴到C轴的磁场在约30度下。结果，观察到在自旋极化超导状态的附近，霍尔系数被显着抑制，这表明电子状态在自旋极化超导状态的附近显着调节。此外，在具有锯齿形结构的抗铁磁铁上进行了非转向素电阻测量，这些结构是与UTE2密切相关的晶体结构，并且在抗磁场下方的零磁场上观察到自发性非转向电阻。该结果是一个重大成就，因为它鼓励人们理解具有局部倒置对称性（包括UTE2）的破碎金属的新物理特性。

项目成果

UTe2における磁気エントロピー

UTe2 中的磁熵

• 发表时间: 2022
• 作者: 常盤欣文;Petr Opletal;酒井宏典;山本悦嗣;神戸振作;徳永陽;木俣基;淡路智;佐々木孝彦;青木大;芳賀芳範
• 通讯作者: 芳賀芳範

ヘルムホルツ研究所(ドイツ)

亥姆霍兹研究所（德国）