極低温強磁場中回転機構による希土類化合物の磁気異方性の展開

极低温强磁场下旋转机制研究稀土化合物磁各向异性

• 批准号: 21K03464
• 负责人: 阿部 聡
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021 至 2022
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03464/
• 关键词: 四重子秩序; 超伝導; 極低温強磁場; 希土類化合物

物性研究において, 極低温環境により物質の基底状態を実現させ, 基底状態をもたらす相互作用機構を解明することは, 物性物理学の学問の発展だけでなく, 新規物質の発見や利用などの応用にもつながるため, 極めて重要である。極低温と高磁場を合わせた多重極限状態での物性研究は困難になるが, 磁気モーメント間の相互作用の異方性を明らかにする上で極めて有効である。本研究では, 温度10mK, 磁場8Tの極低温強磁場がなければ実現できないf電子の秩序状態の研究として, 電気四極子が秩序変数となる希土類カゴ状物質と巨大磁歪を示す絶縁体スピン系物質の研究を行った。特に, 多重極限環境に試料回転機構を導入し, 結晶軸に対する磁場方向を変化させた熱膨張・磁歪測定を行うことで, 四極子間相互作用や磁気弾性係数の異方性を明らかにし, f電子間相互作用の機構の解明を行う。この目的のため, 回転機構により極低温強磁場環境下において歪測定セルを回転させ磁場方向が変化可能な測定システムの開発を行うとともに, 交流インピーダンス測定による磁場中帯磁率測定装置の開発を行った。熱膨張・磁歪測定については, ピエゾ回転駆動素子を用いる方法と機械回転式駆動機構を用いる方法の2通りの装置の試験を実施した。その結果, ピエゾ回転素子の回転トルクが十分でなく, 歪測定装置を十分回転させることが困難であることが判明した。一方, 機械回転式駆動機構では, 歪測定のバックグラウンドの温度・角度依存性を明らかにし, 測定歪に換算し最大10^(-5)程度の影響があることなどの測定性能を明らかにした。研究対象のカゴ状希土類化合物PrIr2Zn20の極低温超伝導状態の解明には磁場中交流帯磁率測定が不可欠であるため, 希釈冷凍機への搭載可能な交流インピーダンスブリッジを用いた帯磁率測定システムの開発を行なった。

在物理性质研究中，使用低温环境实现材料的基态，并阐明导致基态的相互作用机制非常重要，因为它不仅会导致物理特性物理的发展，还导致发现和使用新物质。尽管很难研究多个极限状态的物理特性，这些状态结合了极高的低温温度和高磁场，但在阐明磁矩之间相互作用的各向异性方面非常有效。在这项研究中，我们研究了在10 Mk的温度和8T的磁场下，如果没有非常冷的强磁场就无法实现的F-电子的有序状态，并研究了稀土篮子样材料，其中电二极管是可变的订单变量，并且具有绝缘体的基于旋转的材料，这些材料具有巨大的磁磁体。特别是，通过将样品旋转机制引入多限制环境中，并通过相对于晶体轴的磁场方向进行热膨胀和磁通术测量，揭示了磁路间的相互作用和磁弹性系数的各向异性，并揭示了磁性系数的机制，并具有相互作用的机制。为此，我们开发了一个测量系统，该系统允许使用旋转机制在非常低温的高磁场环境中旋转应变测量单元，并使用AC阻抗测量来开发磁敏感性测量设备。对于热膨胀和磁截图测量，测试了两种类型的设备：一种使用压电驱动元件的方法和使用机械旋转驱动机制的方法。结果表明，压电旋转元件的旋转扭矩不足，并且很难充分旋转应变测量设备。另一方面，机械旋转驱动机制揭示了应变测量背景的温度和角度依赖性，并阐明了测量性能，包括在测量失真方面最多10^（-5）的效果。由于测量磁场中的AC易感性对于阐明了研究主题的篮子样稀土复合Prir2Zn20的极高低温超导状态至关重要，因此我们使用可以安装在稀释的冰箱上的交流阻抗桥开发了磁敏感性测量系统。

项目成果

Precise magnetization measurements down to 500 mK using a miniature ³He cryostat and a closed-cycle ³He gas handling system installed in a SQUID magnetometer without continuous-cooling functionality

使用安装在不具备连续冷却功能的 SQUID 磁力计中的微型 ³He 低温恒温器和闭环 ³He 气体处理系统，进行低至 500 mK 的精确磁化强度测量

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac5bb0
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Shimamura Kazutoshi;Wajima Hiroki;Makino Hayato;Abe Satoshi;Haga Yoshinori;Sato Yoshiaki;Kawae Tatsuya;Yoshida Yasuo
• 通讯作者: Yoshida Yasuo

研究代表者は2022年5月より長期入院となり, 当初の研究計画の実施が困難となったため, 中断とした。

主要研究者自2022年5月起长期住院，原定研究计划难以实施，因此该项目已中止。

低温熱接触用導電性接着剤の電気抵抗測定

低温热接触导电胶的电阻测量

• 发表时间: 2021
• 作者: Saeka Nakajima;Momoka Asai;Shota Nakashima;Koichi Matsumoto;Satoshi Abe;Keisuke T. Matsumoto;Y. Yamane;and Takahiro Onimaru;浅井桃花，中島祥太，阿部聡，松本宏一
• 通讯作者: 浅井桃花，中島祥太，阿部聡，松本宏一

Thermal expansion measurements of the Cage Compound PrIr2Zn20 at Ultra-low temperatures in the high magnetic fields

笼式化合物 PrIr2Zn20 在超低温高磁场下的热膨胀测量

• 发表时间: 2022
• 作者: Saeka Nakajima;Momoka Asai;Shota Nakashima;Koichi Matsumoto;Satoshi Abe;Keisuke T. Matsumoto;Y. Yamane;and Takahiro Onimaru
• 通讯作者: and Takahiro Onimaru