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。

Recently, PrT2X20 (T: transfer metal, X=Zn, Al) has been found to be a novel superconductor with 4f2-coordinated Pr as the internal inclusion. In this paper, we investigate the multipole degrees of freedom and superconductivity of 4f electrons, and investigate the isotype compounds PrOs2Zn20. For these compounds, structural phase shift and superconductivity shift are shown at Ts=87 K and Tc=0.06 K. This year, the electronic state of Pr 4f electrons has been examined in detail, and the structural phase shift mechanism has been adjusted. The most recent first-principle calculation shows that the structural phase shift of RT2Zn20 is very important for the vibration of rare earth atoms and Zn atoms in 96g/g/g and 16c/g/g/g. The research report on the existence of the company is published in the Journal of the University of California. The structural phase shift at 150 K indicates that the isotype compound LaRu2Zn20 has a strong physical property. Non-linear X-ray scattering and specific heat measurement show that Zn atoms have a low molecular weight of 3 meV. The vibration of this kind is opposite to that of structural phase shift. PrIr2Zn 20 and YRu2Zn20 are highly probable. Information on the crystal field substrate state of PrOs2Zn20 was obtained, and the isotype structure of PrOs 2Zn20 with 4f3 coordination was prepared. Specific heat magnetization measurement, average field calculation, and crystal field alignment Nd system is obtained by the crystal field of PrOs2Zn20 and T>Ts.

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

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

カゴ状化合物Pr1-xLaxOs2Zn20 (x < 0.2)の構造相転移と超伝導

笼状化合物Pr1-xLaxOs2Zn20 (x < 0.2)的结构相变和超导性

• 发表时间: 2016
• 作者: 脇舎和平;松本圭介;上西和登;山口智弘;山根悠;鬼丸孝博;梅尾和則;高畠敏郎
• 通讯作者: 高畠敏郎

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