Development of the apparatus for measuring electric and magnetic properties of iron-based superconductors under complex extreme conditions and its application to the BCS-BEC crossover physics

复杂极端条件下铁基超导体电磁性能测量装置研制及其在BCS-BEC交叉物理中的应用

• 批准号: 22K03511
• 负责人: 木田 孝則
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03511/
• 关键词: 多重極限環境; パルス強磁場; 高圧力; 鉄系超伝導体; BCS-BECクロスオーバー; 強磁場物性; PDO

本研究では、50テスラを超す強磁場と高圧力を組み合わせた多重極限環境下での物性測定装置の開発を大きな目的としている。強磁場の発生は、研究代表者の所属機関に既設の非破壊型パルスマグネットと大型コンデンサーバンクにより可能である。一方、高圧力の発生は目標とする圧力により、ピストンシリンダー型（2ギガパスカル程度）、対向アンビル型（4ギガパスカル程度）、ダイヤモンドアンビル型（10ギガパスカル程度）を使い分ける。圧力セルの構成部品の多くは金属製（Cu-Be合金、Ni-Cr-Al合金やステンレス）であるため、パルス強磁場中ではそれらの部品に誘起される渦電流がジュール発熱を引き起こし、精密測定を阻害してしまう。予備実験として用いた、最も金属量の多いダイヤモンドアンビル型圧力セルでは、圧力保持に必要なステンレス製のガスケットが試料の直ぐ近くにあるため、パルス強磁場の発生直後から顕著な温度上昇が観測された。当該年度で最も進展のあったのはピストンシリンダー型圧力セルを用いた測定であり、Ni-Cr-Al合金製のシリンダーからのジュール発熱はあるものの、試料まわりの圧力媒体およびテフロンチューブによる熱伝達の阻害がその影響を抑制していることがわかった。これにより、インダクタ－・キャパシタ－（ＬＣ）共振回路を用いた、50テスラ、2ギガパスカルの磁場-圧力範囲での磁化率測定を可能にした。この装置をフラストレート量子磁性体CsCuCl3に応用し、この物質の飽和磁場に至る磁場範囲での磁場-圧力相図を明らかにし、米国物理学会が発行する「Physical Review B」誌に論文発表するとともに、国内外でのいくつかの会議において発表した。

This study で は, 50 テ ス ラ を ultra high pressure と す magnetic field を group み close わ せ た multiple limit environment で の property measurement device の open 発 を big き な purpose と し て い る. Strong magnetic field の 発 は, research representatives の belongs to machine masato に both set の non broken 壊 パ ル ス マ グ ネ ッ ト と large コ ン デ ン サ ー バ ン ク に よ り may で あ る. Side, high pressure の 発 raw は target と す る pressure に よ り, ピ ス ト ン シ リ ン ダ ー type (2 ギ ガ パ ス カ ル degree), to the seaborne ア ン ビ ル type (4 ギ ガ パ ス カ ル degree), ダ イ ヤ モ ン ド ア ン ビ ル type (10 ギ ガ パ ス カ ル degree) を make い points け る. Pressure セ ル の constitute part の more く は metal (Cu - Be alloy, Ni - Cr - Al alloy や ス テ ン レ ス) で あ る た め, パ ル ス strong magnetic field で は そ れ ら の part に induced さ れ る eddy current が ジ ュ ー ル 発 hot を lead き up こ し, precision measuring を resistance against し て し ま う. Reserve be 験 と し て in い た, most も metal quantity の い ダ イ ヤ モ ン ド ア ン ビ ル type pressure セ ル で は, pressure maintain に necessary な ス テ ン レ ス system の ガ ス ケ ッ ト が sample の ぐ nearly straight く に あ る た め, パ ル ス strong magnetic field の 発 born straight after か ら 顕 the な temperature rise が 観 measuring さ れ た. When the annual で も most progress の あ っ た の は ピ ス ト ン シ リ ン ダ ー type pressure セ ル を with い た determination で あ り, Ni - Cr - Al gold の シ リ ン ダ ー か ら の ジ ュ ー ル 発 hot は あ る も の の, try ま わ り の pressure media お よ び テ フ ロ ン チ ュ ー ブ に よ る hot 伝 da の resistance against が そ の affect を inhibit し て い る こ と が わ か っ Youdaoplaceholder0. こ れ に よ り, イ ン ダ ク タ - · キ ャ パ シ を タ - (LC) resonance circuit with い た, 50 テ ス ラ, 2 ギ ガ パ ス カ ル の magnetic field - pressure fan 囲 で の susceptibility determination を may に し た. こ の device を フ ラ ス ト レ ー ト quantum magnetic body CsCuCl3 に 応 し, こ の material の saturated magnetic field is van 囲 に to る で の magnetic field - pressure phase 図 を Ming ら か に し institute of physics, the us が 発 line す る "Physical Review The publication of に papers in the "B" journal is するとと に に, and the publication of で, <s:1>, く,,, and <s:1> conferences at home and abroad is にお, て, and て is た.

项目成果

High-field Magnetism of the Spin-1/2 Two-leg Ladder Cu(DEP)Cl₂

Spin-1/2两足梯Cu(DEP)Cl₂的高场磁性

• 发表时间: 2022
• 作者: Taiki Morimoto;Takanori Kida;Yasuo Narumi;Zentaro Honda;Koichi Kindo;and Masayuki Hagiwara
• 通讯作者: and Masayuki Hagiwara

High field magnetism of the triangular lattice antiferromagnet CsFeCl₃ under high pressure

高压下三角晶格反铁磁体CsFeCl₃的强磁场

• 发表时间: 2023
• 期刊: SciPost Physics Proceedings
• 作者: Katsuki Nihongi;Takanori Kida;Yasuo Narumi;Nobuyuki Kurita;Hidekazu Tanaka;Yoshiya Uwatoko;Koichi Kindo;Masayuki Hagiwara
• 通讯作者: Masayuki Hagiwara

スピンギャップ系 CsFeCl₃の強磁場磁性とその圧力効果

自旋间隙体系CsFeCl₃中的强磁场及其压力效应

• 发表时间: 2022
• 作者: 二本木克旭;木田孝則;鳴海康雄;栗田伸之;田中秀数;金道浩一;萩原政幸
• 通讯作者: 萩原政幸

Magnetic phase diagram of Ba₃CoSb₂O₉ determined by magnetic susceptibility measured with a proximity detector oscillator

通过接近探测器振荡器测量的磁化率确定的 Ba₃CoSb₂O₉ 的磁相图

• 发表时间: 2023
• 期刊: JPS Conference Proceedings
• 作者: Katsuki Nihongi;Takanori Kida;Yasuo Narumi;Nobuyuki Kurita;Hidekazu Tanaka;Koichi Kindo;Masayuki Hagiwara
• 通讯作者: Masayuki Hagiwara

<i>S</i> = 1/2 二本足スピンラダー Cu(DEP)Cl₂の磁性の圧力効果

<i>S</i> = 1/2 两足自旋梯的磁压效应 Cu(DEP)Cl₂

• 发表时间: 2023
• 作者: 森本大幹;木田孝則;鳴海康雄;本多善太郎;金道浩一;萩原政幸
• 通讯作者: 萩原政幸