【研究領域課題番号】21K03439 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

擬ギャップ / 高温超伝導 / 核磁気共鳴 / 超伝導

【研究成果の概要】

銅酸化物高温超伝導体はその発見以来、母物質である反強磁性モット絶縁体にキャリアを注入することにより超伝導が発現すると考えられてきた。しかし、近年Nd2CuO4構造いわゆるT’構造をもつ電子ドープ型高温超伝導体において、過剰酸素を取除くことにより、電子をドープしなくても超伝導が発現する可能性が示された。しかし、一方で実験的に示されてきたこのノンドープ超伝導は、実は酸素がCuO2面から取り除かれ電子ドープが起こっており、その超伝導は従来通りのドープされたモット絶縁体としての高温超伝導であるとも、最近の研究では指摘されている。また、これまでにT'型の銅酸化物高温超伝導体においても擬ギャップ現象が本質的に存在することが明らかになってきており、この擬ギャップの起源を探ることが本研究課題の重要な目標である。さらに、擬ギャップ現象と関連して強相関電子系における量子臨界現象と磁性について研究することも重要であり、本年度は周辺物質に関しても研究を行なった。
銅酸化物に関しては、T’-LE(S,C)COに注目し、系統的に63,65Cu核、139La核のNMR測定を行ない、超伝導対称性および反強磁性ゆらぎの有無・強さを明らかにした。また、重い電子系超伝導体Ce3PtIn11の二段磁気転移におけるq構造をtransferred hyperfine fieldを用いることにより、明らかにした。さらに、単体金属であるalpha-Mnの圧力誘起磁気秩序相における磁気構造についてゼロ磁場NMRの周波数の圧力依存から論じ、フェリ磁性的なモデルが他の実験結果と矛盾しないことを示した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究領域課題番号】20K20892 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

強磁場 / 遍歴磁性 / 局在遍歴 / 電気抵抗 / 超音波 / NMR / 熱測定 / スーパーキャパシタ / １０００T / 電気抵抗測定 / 超伝導 / 半金属 / インピーダンス / 超強磁場 / 磁気抵抗 / トポロジカル物性 / トポロジカル物質

【研究成果の概要】

本研究では、近年発生可能となった１２００テスラ級超強磁場を有効活用すべく、同様の超強磁場で作動する測定手法を開発した。これは電子物性を調査する良い方法である電気抵抗測定手法を２種類、対称性を議論できる超音波測定手法の開発である。更に、３００テスラほどの磁場をより簡便に発生できる、シングルターン法による磁場発生技術も開発した。
超強磁場領域での技術開発に加え、１００テスラとやや弱い磁場であるが、繰り返し磁場発生できる非破壊型パルス磁場での実験技術を開発した。これはNMRや熱測定、さらにはパルス磁場の長時間化に関わる技術である。
このような技術開発を成功させ、強磁場領域での研究基盤が確立された。

【研究の社会的意義】

これまでの物性研究は、もっぱら２０テスラ以下の弱磁場領域で行われていた。本研究は、このような探索可能な磁場領域を２０テスラから１０００テスラ程度の超強磁場領域に拡張させる挑戦的な試みといえる。この挑戦的研究は、『物質の本質を理解する』という学術的な意味を持つ。同時に、スマートフォンやハードディスクなど多種多様な電気製品に利用されている『磁性体』の深い理解を与え、更なる性能向上を将来的に導きうる。このため萌芽的ではあるが、社会的意義も深い研究と考えられる。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2020-07-30 - 2022-03-31

【配分額】6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)

【研究領域課題番号】18H01163 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

磁場 / 磁性 / NMR / ラマン分光 / 比熱 / 強磁場 / 分光 / 熱測定 / ラマン / 新奇秩序相 / 電気抵抗 / パルス磁場 / 超伝導

【研究成果の概要】

本研究では、強い磁場下で起きる新たな物理現象を探索した。
ここでは核磁気共鳴（NMR）そしてラマン分光というパルス強磁場下での測定が難しかった研究手法を開発した。これにより５０Tを超えるパルス強磁場領域でのNMRスペクトル測定やスピン-格子緩和時間(T1)測定などが可能となった。特にパルス磁場下でのT1測定は世界で初めての研究成果であり、注目に値する。ラマン分光についても、将来的なパルス磁場下測定に向けて、幾つかの素要素を開発できた。
これらの開発および、磁場下での物性物理の成果により、７３報の論文、５９の学会発表、２件の特許、１冊の書籍が、3年間の研究成果として得られた。

【研究の社会的意義】

強い磁場下で起きる物理現象の探索を目的とし、新規測定手法の確立を本研究で進めた。これにより核磁気共鳴（NMR）をパルス磁場下で運用することに成功した。NMRは医学、薬学、化学、物理学など様々な学問と関連し、また4つのノーベル賞に関連するなど人類社会に広く浸透している一般技術である。このため学術的意義はもとより、本研究で得られたノウハウが、更なる科学技術の発展に寄与する可能性は高い。本研究成果は長期的に人類社会に好影響を与えると期待できる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】19204036 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超低温 / 超伝導 / 層状化合物 / 超伝導体 / 蜂の巣格子 / インターカレーション / 電子比熱係数 / 磁化率 / キャリア数制御 / 核磁気共鳴 / 層状超伝導体 / 少数キャリア / 電子格子相互作 / 同位体効果 / 上部臨界磁場 / クリーンリミット / 変調ドープ半導体 / 層間距離制御

【研究成果の概要】

金属原子と窒素原子が蜂の巣状に並び、さらにそれが層状に積み重なった構造を有する超伝導体において、電気伝導を担うキャリアの数や、蜂の巣格子面の面間隔を系統的に制御した一連の試料を作製し、超伝導転移温度やその他の物理的特性の、キャリア数に対する振る舞いを明らかにした。その結果、超伝導になるよりも高温では通常の金属とよく似た振る舞いを見せるが、その超伝導特性のうちのいくつかは、通常の超伝導体とは違った振る舞いを示すことがわかった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】35,490千円 (直接経費: 27,300千円、間接経費: 8,190千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】17340107 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

高温超伝導 / 高圧測定 / 核磁気共鳴 / 強相関電子系 / 高圧 / NMR / 酸化物 / 超伝導 / 金属絶縁体転移 / 梯子格子物質 / 圧力誘起超伝導

【研究成果の概要】

ピストンシリンダー型圧力セルにおいて4万気圧まで至達することに成功した。このセルを用いて圧力下で最適条件となる鉄砒素系高温超伝導体LaFeAsO_<1-x>F_xや、梯子格子銅酸化物Sr_2Ca_<12>Cu_<24>O_<41>のNMR測定を行い、超伝導転移点T_Cが高圧下で上昇する機構を解明した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2008

【配分額】16,200千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 900千円)