非クラマース系希土類化合物における四極子ゆらぎを媒介とした超伝導対形成の研究

非Kramase稀土化合物四极涨落介导的超导对形成研究

• 批准号: 14J06440
• 负责人: 脇舎 和平
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J06440/
• 关键词: 希土類化合物; カゴ状化合物; 構造相転移; 超伝導; 多極子

最近, 4f2配位のPrを内包したカゴ状化合物PrT2X20 (T:遷移金属, X=Zn, Al) において, 4f電子がもつ四極子の自由度が関与する新奇な超伝導の可能性が指摘され注目を集めている。本研究では, 4f電子の多極子自由度と超伝導の相関を探るため, 同型の化合物であるPrOs2Zn20に着目し研究を行った。この化合物は, 構造相転移と超伝導転移をそれぞれTs=87 KとTc=0.06 Kで示す。本年度は, Prがもつ4f電子の電子状態を考える上で重要となる構造相転移の機構を調べた。最近行われた第一原理計算により, RT2Zn20の構造相転移では, 希土類原子と96gサイトのZn原子からなるカゴに内包された16cサイトのZn原子の低エネルギー振動が重要であることが指摘されていた。しかし, その存在を実験的に明らかにした研究報告はこれまでになかった。そこで, 150 Kで構造相転移を示す同型化合物LaRu2Zn20についてフォノン物性を調べた。非弾性X線散乱実験と比熱測定により, Zn原子の低エネルギー振動モードが 3 meVに存在することを見出した。この振動モードは, 構造相転移を示さないPrIr2Zn20やYRu2Zn20では高エネルギー側へシフトすることから, 構造相転移に寄与している可能性が高い。また, PrOs2Zn20の結晶場基底状態に関する情報を得るため, 同型構造をとる4f3配位のNdOs2Zn20を作製した。比熱と磁化を測定し, 平均場計算を行うことでNdサイトの結晶場準位を同定した。Ndの系で得られた結晶場パラメータを用いることにより, PrOs2Zn20のT>Tsでの結晶場基底状態は非磁性二重項であることがわかった。

最近，在类似篮子的化合物PRT2X20（T：过渡金属，X = Zn，Al）中，该PR包含4F2配合的PR，指出了涉及4F电子四倍体的四倍体自由度的新型超导性潜力，并引起了人们的注意。在这项研究中，我们专注于同构化合物ProS2Zn20，以探索4F电子自由度与超导性的多极自由度之间的相关性。该化合物分别在TS = 87 K和TC = 0.06 K处表现出结构相变和超导转变。今年，我们研究了结构相变的机制，在考虑PR拥有的4F电子的电子状态时，这一点很重要。最近，第一原理计算指出，由稀土原子和96G位点组成的篮子中包含的16c位点Zn原子的低能振动在RT2ZN20的结构相变中很重要。但是，没有在实验上揭示其存在的研究报告。因此，检查了同构化合物LARU2ZN20的声子特性，该化合物在150 K处表现出结构相变。无弹性X射线散射实验和特定的热量测量表明，Zn原子的低能振动模式存在于3 MEV处。这种振动模式转移到不表现出结构相变的Prir2Zn20和YRU2ZN20中的高能侧，并且很可能有助于结构相变。此外，为了获取有关Pros2Zn20，NDOS2ZN20的晶体场基态（具有同构结构）的信息。测量特定的热量和磁化，并进行平均场计算以识别ND位点的晶体场水平。通过使用在ND系统中获得的晶体场参数，发现Pros2Zn20的T> TS处的晶体场态是一种非磁双压力。

项目成果

Effect of Ga Substitution on the Γ3 Doublet Ground State in PrIr2Zn20

Ga 取代对 PrIr2Zn20 中 Γ3 双重态基态的影响

• DOI: 10.1088/1742-6596/683/1/012011
• 发表时间: 2016
• 期刊: J. Phys.: Conf. Series
• 作者: T. Onimaru;K. Uenishi;Y. Yamane;K. Wakiya;K. T. Matsumoto;K. Umeo and T. Takabatake
• 通讯作者: K. Umeo and T. Takabatake

Ferromagnetic transition in a caged compound NdOs2Zn20

笼状化合物 NdOs2Zn20 中的铁磁转变

• DOI: 10.1016/j.phpro.2015.12.064
• 发表时间: 2015
• 期刊: Phys. Procedia
• 作者: K. Wakiya;K. T. Matsumoto;T. Onimaru;K. Umeo;T. Takabatake
• 通讯作者: T. Takabatake

Low-energy optical phonon modes in the caged compound LaRu2Zn20

笼状化合物 LaRu2Zn20 中的低能光学声子模式

• DOI: 10.1103/physrevb.93.064105
• 发表时间: 2015
• 期刊: Phys. Rev. B
• 作者: K. Wakiya;T. Onimaru;S. Tsutsui;T. Hasegawa;K. T. Matsumoto;N. Nagasawa;A. Q. R. Baron;N. Ogita;M. Udagawa;T. Takabatake
• 通讯作者: T. Takabatake

La Substitution Effect on Superconducting Transition and Doublet Ground State in PrIr2Zn20

La取代对PrIr2Zn20超导跃迁和双重态基态的影响

• DOI: 10.7566/jpscp.3.011039
• 发表时间: 2014
• 期刊: JPS Conference Proceedings
• 作者: K. T. Matsumoto;T. Onimaru;Y. Obayashi;N. Nagasawa;K. Wakiya;K. Umeo;R. Tamura;K. Nishimoto and T. Takabatake.
• 通讯作者: K. Nishimoto and T. Takabatake.

Low-energy optical phonon modes in caged compounds RT2Zn20 (R=La, Pr, T=Ru, Ir)

笼状化合物 RT2Zn20 中的低能光学声子模式（R=La、Pr、T=Ru、Ir）

• 发表时间: 2014
• 作者: K. Wakiya;T. Onimaru;S. Tsutsui;K. T. Matsumoto;N. Nagasawa;T. Takabatake;A. Q. R. Baron;T. Hasegawa;N. Ogita;and M. Udagawa
• 通讯作者: and M. Udagawa