同位体NMR法を用いた電子の複合揺らぎが創発する超伝導現象の探索

利用同位素核磁共振方法探索电子复杂涨落引起的超导现象

• 批准号: 21J14053
• 负责人: 小内 貴祥
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J14053/
• 关键词: 強相関電子系; 鉄系超伝導; 核磁気共鳴

鉄系高温超伝導体LaFeAsO1-y(F/H)yはこれまで低電子ドープ域（Fドープ）の超伝導相では、低エネルギーのスピン揺らぎがTcと相関することが知られている一方、過剰電子ドープ域（Hドープ域）において理論研究からは超伝導発現機構の候補としてスピン揺らぎもしくは軌道揺らぎを媒介とするクーパーペア形成が提唱されているが、実験的解決には至っていない状況であった。本研究では、過剰電子ドープ超伝導相において、低エネルギー域にギャップを持つスピン揺らぎの増大が超伝導転移温度Tcと密に相関することを示し、過剰電子ドープ域の超伝導の再出現の重要な因子であることを明らかにした。これは低ドープ域の超伝導相で見られる低温で発達するタイプの低エネルギースピン揺らぎがTcと相関する特徴と大きく異なることがわかった。さらに、最近合成されたAsサイトをSb置換した組成（LaFe(As1-xSbx)O1-y(F/H)y）に着目し、大きな電気四重極モーメントをもつSb核の同位体Sb-NMR実験により軌道揺らぎをSb核が受ける電場勾配の揺らぎとして観測できることを世界で初めて明らかにした。このdxz/dyz軌道の揺らぎは、母物質から低電子ドープ超伝導相にかけて観測されるが、過剰電子ドープ超伝導相へ向けて大きく抑制されることがわかった。大型単結晶合成の困難な系では軌道揺らぎへの実験的アプローチはほとんどなかったが、単結晶を必ずしも必要としない同位体Sb-NMR法を用いることで、多結晶でも広範な電子ドープ域に渡りスピンと軌道の両者の揺らぎの両面から超伝導との相関を議論できることを示した。

在铁基高温超导体LaFeAsO1-y(F/H)y中，低能自旋涨落与低电子掺杂区（F掺杂）超导相的Tc相关。由于过度电子掺杂区（H掺杂区），理论研究提出由自旋涨落或轨道涨落介导的库珀对形成作为超导的候选机制，但尚未达到实验解决方案。在这项研究中，我们表明，在过度电子掺杂的超导相中，低能区带隙自旋涨落的增加与超导转变温度Tc密切相关，并且我们表明这是影响超导转变温度的重要因素。超导性在过度电子掺杂区域的再现表明这是一个重要因素。研究发现，这与轻掺杂区域超导相中在低温下观察到的低能自旋涨落类型显着不同，后者与 Tc 相关。此外，我们还重点研究了最近合成的 As 位点被 Sb 取代的组合物 (LaFe(As1-xSbx)O1-y(F/H)y)，并重点研究了 Sb 核的同位素 Sb-NMR大电四极矩的实验在世界上首次揭示了轨道涨落可以通过施加在锑核上的电场梯度涨落来观察。从母体材料到低电子掺杂超导相，观察到了dxz/dyz轨道的这种波动，但发现在过量电子掺杂超导相中，这种波动被大大抑制。在难以合成大型单晶的系统中，几乎没有实验方法来研究轨道涨落，但通过使用不一定需要单晶的同位素 Sb-NMR，即使在研究表明，多晶与超导性的相关性可以从自旋和轨道涨落两方面进行讨论。

项目成果

同位体核電気四重極モーメント緩和による鉄系物質の軌道揺らぎの観測

同位素核电四极矩弛豫观测铁基材料轨道涨落

• 发表时间: 2021
• 作者: 小内貴祥; 西岡颯太郎; 吉永亨平;小松亮介; 角谷拓海; 八島光晴; 椋田秀和; 宮坂茂樹;田島節子; 黒木和彦; 伊豫彰; 李哲虎; 小原顕
• 通讯作者: 小原顕

Sb置換したLa1111系の局所構造制御によるスピン揺らぎと超伝導の相関

Sb取代La1111体系局域结构控制自旋涨落与超导性的相关性

• 发表时间: 2021
• 作者: 吉永享平; 小内貴祥; 西岡颯太郎; 八島光晴; 椋田秀和; 川嶋強; 辻拡和; 宮坂茂樹; 田島節子; 伊豫彰
• 通讯作者: 伊豫彰

同位体核電気四重極モーメント緩和による鉄系物質の軌道揺らぎの観測

同位素核电四极矩弛豫观测铁基材料轨道涨落

• 发表时间: 2021
• 作者: 小内貴祥; 西岡颯太郎; 吉永亨平;小松亮介; 角谷拓海; 八島光晴; 椋田秀和; 宮坂茂樹;田島節子; 黒木和彦; 伊豫彰; 李哲虎; 小原顕
• 通讯作者: 小原顕

Unconventional Superconductivity and Moderate Spin Fluctuations with Gap at Low Energies in Intercalated Iron Selenide Superconductor Lix(NH3)yFe2?δSe2 Probed by 7

插层硒化铁超导体Li<i>_x</i>(NH₃)<i>_{y的非常规超导性和低能带隙中度自旋涨落}</i>Fe_2?<i>_δ</i>Se₂ 由 <sup>7 探测

• DOI: 10.7566/jpsj.90.124709
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 1.7
• 作者: Nishioka Sotaro;Kouchi Takayoshi;Suzuki Kazuhiro;Yashima Mitsuharu;Mukuda Hidekazu;Kodani Masashi;Mita Kaito;Kakuto Takeshi;Lee Ji;Fujii Tatsuo;Kambe Takashi
• 通讯作者: Kambe Takashi

同位体Sb-NMRを用いた過剰電子ドープ鉄系超伝導体におけるスピン揺らぎと軌道揺らぎ

使用同位素 Sb-NMR 研究电子过量掺杂的铁基超导体的自旋和轨道涨落

• 发表时间: 2022
• 作者: 小内貴祥; 吉永享平; 西岡颯太郎; 八島光晴; 椋田秀和; 川嶋強; 辻拡和; 宮坂茂樹; 田島節子; 伊豫彰
• 通讯作者: 伊豫彰