Control of magnetic fluctuations and superconductivity in heavy-fermion systems.

重费米子系统中磁波动和超导的控制。

• 批准号: 20J11939
• 负责人: 仲嶺 元輝
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J11939/
• 关键词: スピン三重項超伝導; 超伝導対称性; ウラン系化合物; 核磁気共鳴

本研究の目的は、磁気ゆらぎの性質と非従来型超伝導との関係をより詳細に解明する事である。そのために核磁気共鳴(NMR)を用いて二つの実験①重い電子系人工超格子のゆらぎの次元性の解明　②スピン三重項超伝導候補物質UTe2の超伝導対称性の決定　を計画していた。当該年度は主に②に注力して実験を行った。まず単結晶UTe2において、b軸方向磁場下でNMRナイトシフトの測定を行い、超伝導状態でスピン磁化率が減少するものの、その減少量がスピン一重項で予想されるものより小さい事を明らかにした。また、核スピン-格子緩和率の温度依存性を測定し、従来型の超伝導で期待されるコヒーレンスピークが出現しない事を確認した。これらの結果はUTe2がスピン三重項超伝導体である事を示唆するものである。次に、NMR信号強度を増強させるためNMRアクティブな125Te核の濃度を99.9%まで高めた単結晶UTe2を用いて、より詳細なNMRナイトシフトの測定を行った。その結果、b軸方向に加え、c軸方向でもスピン磁化率が減少する事がわかった。興味深い事に、このスピン磁化率減少の磁場依存性はb, c軸方向で異方的であり、超伝導高磁場領域ではb, c軸方向ともに超伝導状態であるにも関わらず、スピン磁化率が減少しない領域がある事がわかった。本測定で得られたスピン磁化率の磁場依存性は超伝導対称性の候補を大きく絞るものであり、特に高磁場でのスピン磁化率が減少しない超伝導状態は、超伝導中でもスピン自由度が生き残っている事を示し、スピン三重項超伝導を強く示唆する。今後a軸方向のナイトシフト測定により対称性の完全決定を目指す。加えて、NMRスペクトルの測定より、超伝導体中でスピン磁化率が特徴的な分布を示すことがわかった。この分布はスピン自由度に関連したスピン三重項超伝導特有の現象である事が期待される。

这项研究的目的是更详细地阐明磁涨落特性与非常规超导之间的关系。为此，我们计划利用核磁共振（NMR）进行两项实验：1）阐明重电子人工超晶格涨落的维数，2）确定自旋三重态超导候选材料UTe2的超导对称性。本财年，我们主要围绕②进行实验。首先，我们测量了单晶UTe2在b轴方向磁场下的核磁共振夜移，发现虽然在超导状态下自旋磁化率下降，但下降量小于自旋单线态的预期下降量。做过。我们还测量了核自旋晶格弛豫率的温度依赖性，并证实传统超导中预期的相干峰没有出现。这些结果表明 UTe2 是自旋三重态超导体。接下来，为了增强 NMR 信号强度，我们使用单晶 UTe2 进行了更详细的 NMR 夜移测量，其中 NMR 活性 125Te 核浓度增加至 99.9%。结果发现，自旋磁化率不仅在b轴方向上降低，而且在c轴方向上也降低。有趣的是，这种自旋磁化率降低的磁场依赖性在b轴和c轴上是各向异性的，并且在超导高磁场区域中，尽管b轴和c轴都处于超导状态，但自旋磁化率在b轴和c轴上是各向异性的。发现存在磁化率不降低的区域。在该测量中获得的自旋磁化率的磁场依赖性极大地缩小了超导对称性的候选者的范围，特别是，即使在高磁场中自旋磁化率也不降低的超导状态也具有自旋自由度。这表明它仍然存在，强烈表明自旋三重态超导性。未来，我们的目标是通过测量a轴方向的夜移来完全确定对称性。此外，核磁共振谱测量表明，自旋磁化率在超导体中表现出特征分布。这种分布预计是与自旋自由度相关的自旋三重态超导所特有的现象。

项目成果

UTe2の超伝導状態のスピン磁化率

UTe2超导态的自旋磁化率

• 发表时间: 2021
• 作者: 仲嶺元輝; 藤林裕己; 金城克樹; 北川俊作; 石田憲二; 徳永陽; 酒井宏典; 神戸振作; 清水悠晴; 仲村愛; 李徳新; 本間佳哉; 本多史憲 青木大
• 通讯作者: 本多史憲 青木大

Anisotropic response of spin susceptibility in the superconducting state of UTe 2 probed with 125 Te － NMR measurement

125 Te - NMR测量探测UTe 2 超导态自旋磁化率各向异性响应

• DOI: 10.1103/physrevb.103.l100503
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 3.7
• 作者: Genki Nakamine; Katsuki Kinjo; Shunsaku Kitagawa; Kenji Ishida; Yo Tokunaga; Hironori Sakai; Shinsaku Kambe; Ai Nakamura; Yusei Shimizu; Yoshiya Homma; Dexin Li; Fuminori Honda;Dai Aoki
• 通讯作者: Dai Aoki

UTe2における超伝導多重相のNMRによる観測UTe2の超伝導状態のスピン磁化率

UTe2 中超导多相的 NMR 观察 UTe2 中超导态的自旋磁化率

• 发表时间: 2020
• 作者: 仲嶺元輝; 北川俊作; 石田憲二; 徳永陽; 酒井宏典; 神戸振作; 清水悠晴; 仲村愛; 李徳新; 本間佳哉; 本多史憲; 青木大
• 通讯作者: 青木大

Anisotropic response of spin susceptibility in the superconducting state of UTe 2 probed with 125 Te － NMR measurement

125 Te - NMR测量探测UTe 2 超导态自旋磁化率各向异性响应

• DOI: 10.1103/physrevb.103.l100503
• 发表时间: 2021
• 影响因子: 3.7
• 作者: Genki Nakamine; Katsuki Kinjo; Shunsaku Kitagawa; Kenji Ishida; Yo Tokunaga; Hironori Sakai; Shinsaku Kambe; Ai Nakamura; Yusei Shimizu; Yoshiya Homma; Dexin Li; Fuminori Honda;Dai Aoki
• 通讯作者: Dai Aoki

UTe2における超伝導多重相のNMRによる観測UTe2の超伝導状態のスピン磁化率

UTe2 中超导多相的 NMR 观察 UTe2 中超导态的自旋磁化率

• 发表时间: 2020
• 作者: 仲嶺元輝; 北川俊作; 石田憲二; 徳永陽; 酒井宏典; 神戸振作; 清水悠晴; 仲村愛; 李徳新; 本間佳哉; 本多史憲; 青木大
• 通讯作者: 青木大