【研究領域課題番号】19K03713 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

純良単結晶育成 / 高圧実験 / ドハース・ファンアルフェン効果 / フェルミ面 / 単結晶育成 / ドハース・ファンアルフェンん効果 / 高圧 / 量子臨界点 / 強相関電子系 / 高圧力

【研究成果の概要】

定荷重圧力装置を用いた圧力下のドハース・ファンアルフェン（dHvA)振動およびシュブニコフ・ドハース(SdH)振動を観測するための圧力セルの製作および希土類元素や遷移金属元素を含む強相関物質の単結晶育成を行い，電気抵抗や比熱，磁化およびdHvA (SdH) 振動の実験からその電子状態および磁性状態を調べた。重い電子系CeIrIn5やCeRhIn5では，メタ磁性やリフシッツ転移前後の電子状態を調べた。また，重い電子系強磁性体CeRh6Ge4および参照物質のdHvA効果の実験からは，Ceの4f電子は先行研究で考えられていたような局在電子ではなく，遍歴電子であることを明らかにした。

【研究の社会的意義】

希土類元素や遷移金属元素が有するf電子やd電子は，他のs電子やp電子を媒介として，強い磁性や超伝導といった学術的に興味深い物性を引き起こす。また，半導体的，絶縁体的な性質を示す場合も，f電子やd電子は重要な働きを示す。このような物質の本質的な電子状態を明らかにするためには，純良な単結晶を用いた圧力実験と強磁場実験が重要な役割を果たす。本研究では，圧力下のdHvA実験の適用範囲を広げるための圧力装置の開発を行うとともに，純良な単結晶，新物質の単結晶育成に成功した。これは強相関電子系の研究を推進する上で，学術的に意義の高い研究であると言える。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】岩石・鉱物・鉱床学

【研究領域課題番号】16K13904 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

氷 / 高圧 / 高電場 / 中性子回折 / 誘電率測定 / 高電圧 / 多形 / 高圧力

【研究成果の概要】

氷の多形の探査は、過去100年以上にわたって温度・圧力を変数とした観察をもとに進められてきた。本研究では、温度・圧力に加えて新たに電場を変数とすることで、これまで観測されることのなかった秩序構造を見出すことを目的として、世界で初めて高圧下・高電場下での中性子回折実験および高圧下での誘電率測定を、氷の多形の一つである、氷VII相に対して行った。その結果、中性子回折からは明瞭な秩序化の証拠は得られなかったものの、誘電率測定からはわずかに秩序化の兆候をとらえることができた。本研究で開発した中性子回折・誘電率測定技術は他の試料にも容易に応用可能である。

【研究の社会的意義】

本研究の最大の成果は世界で初めて高圧下かつ高電場下における中性子回折実験に成功したことである。この成果は、温度-圧力-電場の多重極限環境における新しい物質科学を切り開く可能性を示すものである。また本研究の技術開発によって、10GPaを超える誘電率測定が可能になったことは望外の結果である。これまで不可能であった圧力領域における物性探査が容易になったという意味で学術的意義が大きい。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】15H03681 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

高圧 / 超伝導 / 軌道秩序 / FeSe系高温超伝導 / MnP / Fe系高温超伝導 / 強相関係 / 圧力効果 / FeSe / 高圧力 / 低温物性

【研究成果の概要】

本研究では、高圧力を基軸とした、相転移点近傍で出現する超伝導の起源およびその周辺で出現する異常物性を明らかにすると共に新たな新奇物性探索をする事を研究目的として行った。これまで発見されていた圧力誘起超伝導物質の圧力相図を完成させると共に、その超伝導の起源についての知見を得た。また、いくつかの物質に置いて、新たな圧力誘起超伝導現象を発見し、その圧力相図を明らかにした。また鉄系超伝導物質に置いて、その超伝導転移が最高の55Kに達することを見出した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)

【研究分野】量子ビーム科学

【研究領域課題番号】25870182 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アモルファス氷 / 高圧 / 結晶化 / 氷 / 多形 / アモルファス / 高圧力 / 中性子 / X線

【研究成果の概要】

塩は通常の氷にはほとんど取り込まれることがない。しかし、高圧氷にはかなりの量の塩分を含みうることが、最近の研究でわかってきている。この塩を含む高圧氷は、低温高圧下でアモルファス氷から結晶化するという特殊な方法で生成されている。本研究期間では、この生成過程の基礎研究、すなわち塩分濃度の違いによるアモルファス化や結晶化の温度圧力を調べる研究を行い、またこの特殊な生成過程を応用した新規塩水和物の結晶構造解析にも成功した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】17204032 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

希土類金属 / 水素化物 / 構造転移 / 電子転移 / 高圧力 / 金属転移 / 高圧 / 金属水素化物 / 圧力誘起相転移

【研究成果の概要】

本研究は高圧下で誘起される希土類金属水素化物の構造・電子転移の機構解明を目標に実施された。希土類金属系の現象はイオン半径でスケールできることが知られていることから、それらの水素化物を対象にした高圧研究は金属水素化物の構造・電子状態の系統的な理解をもたらす。実際、我々が行なったスカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)の3水素化物の一連の高圧研究によって、六方晶-面心立方晶の構造転移開始圧力がイオン半径でスケールされることが見出された。
YH_Xは、一連の希土類金属水素化物で観測された構造相転移と電子転移のいずれもが50 GPaまでの圧力範囲で観測されたことから、実験、理論の両面から詳しく研究された。バンドオーバラップによる絶縁体-金属転移は高圧領域で出現する面心立方晶相において23 Gpa付近で観測されて、電子バンド構造計算からフェルミ面は主として水素の1s軌道から構成されていることが示された。本研究の目的である「1s金属」が実現されたことになるが、これまでの低温高圧実験では超伝導転移は観測されていない。
YH_3で観測された長周期構造の出現とYH_Xで観測されたフォトクロミズムは金属水素化物に特徴的な現象である。六方晶と面心立方晶構造の中間相として現れる長周期構造では、バンド間電子遷移に伴う光学ギャップが加圧により急激に減少することが観測されており、水素原子の振動スペクトル測定結果と合わせて、金属格子内の水素原子の変位が水素-金属間の混成軌道状態の変化をもたらしていることが示唆された。フォトクロミズムは、光照射による電子励起が駆動力となって水素原子の金属格子間移動が起きているものとして解釈される。これらの現象の発見は水素原子のダイナミクス研究の重要性、今後の発展性を示す重要な成果である。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】50,180千円 (直接経費: 38,600千円、間接経費: 11,580千円)