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網塚　浩 (アミツカ　ヒロシ)

総長、理事・副学長理事・副学長
技術連携統括本部理事・副学長
総合イノベーション創発機構理事・副学長

研究者基本情報

■ 学位
  • 博士（理学）, 北海道大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • 極低温物性実験
研究分野
  • 自然科学一般, 磁性、超伝導、強相関系
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2026年04月 - 現在
    北海道大学, 教育イノベーション機構長
  • 2026年04月 - 現在
    北海道大学, アドミッション本部長
  • 2026年04月 - 現在
    北海道大学, 理事・副学長
  • 2025年04月 - 現在
    北海道大学, 総合イノベーション創発機構, 副機構長
  • 2025年04月 - 現在
    北海道大学, 技術連携統括本部（ITeCH）, 本部長
  • 2006年04月 - 現在
    北海道大学, 大学院理学研究院（改組）物理学部門, 教授, 日本国
  • 2025年04月 - 2026年03月
    北海道大学, 副学長, 日本国
  • 2025年01月 - 2026年03月
    北海道大学, 総合イノベーション創発機構（改組）グローバルファシリティセンター, センター長, 日本国
  • 2021年04月 - 2025年03月
    北海道大学, 大学院理学研究院, 研究院長, 日本国
  • 2020年01月 - 2024年12月
    北海道大学, 創成研究機構グローバルファシリティセンター, センター長
  • 2017年04月 - 2021年03月
    北海道大学, 大学院理学院, 学院長, 日本国
  • 2016年01月 - 2018年03月
    北海道大学, 創成研究機構グローバルファシリティセンター, センター長, 日本国
  • 2014年04月 - 2017年03月
    北海道大学, 総長補佐（研究戦略室）, 日本国
  • 2014年04月 - 2015年12月
    北海道大学, 創成研究機構共用機器管理センター, センター長, 日本国
  • 2005年04月 - 2006年03月
    北海道大学, 大学院理学研究科 物理学部門, 教授, 日本国
  • 2000年04月 - 2005年03月
    北海道大学, 大学院理学研究科 物理学部門, 助教授, 日本国
  • 1995年10月 - 2000年04月
    北海道大学, 大学院理学研究科 物理学専攻, 講師, 日本国
  • 1995年05月 - 1996年02月
    アムステルダム大学（オランダ）, Van der Waals –Zeeman 研究所, 文部省在外研究員（若手）, オランダ王国
  • 1995年04月 - 1995年09月
    北海道大学, 大学院理学研究科 物理学専攻, 助手, 日本国
  • 1989年07月 - 1995年03月
    北海道大学, 理学部 物理学科, 助手
学歴
  • 1989年04月 - 1989年06月, 北海道大学, 理学研究科, 物理学専攻 博士後期課程, 日本国
  • 1987年04月 - 1989年03月, 北海道大学, 理学研究科, 物理学専攻 修士課程, 日本国
  • 1987年03月, 北海道大学, 理学部卒業, 日本国
委員歴
  • 2023年10月 - 現在
    日本学術会議, 連携会員, その他
  • 2023年02月 - 現在
    文部科学省 科学技術・学術審議会委員, 政府
  • 2019年11月 - 現在
    文部科学大臣表彰審査委員会委員, 政府
  • 2023年03月 - 2025年03月
    日本物理学会, 第79～80期代議員, 学協会
  • 2021年03月 - 2023年03月
    日本物理学会, 第77～78期代議員, 学協会
  • 2019年02月 - 2023年02月
    文部科学省 科学技術・学術審議会臨時委員
  • 2018年10月 - 2021年09月
    物性グループ・物性委員会委員長, 学協会
  • 2017年07月 - 2019年02月
    文部科学省 科学技術・学術審議会専門委員, 政府
  • 2015年03月 - 2017年03月
    日本物理学会, 第71～72期代議員, 学協会
  • 2013年03月 - 2015年03月
    日本物理学会, 第69～70期代議員
  • 2009年09月 - 2011年08月
    日本物理学会, 第65～66期代議員 兼北海道支部委員長, 学協会
  • 2008年09月 - 2009年08月
    日本物理学会, 第64期代議員 兼北海道支部委員長, 学協会
  • 2007年09月 - 2008年08月
    日本物理学会, 第63期代議員, 学協会
学内役職歴
  • 教育研究評議会評議員, 2017年4月1日 - 2019年3月31日
  • 教育研究評議会評議員, 2019年4月1日 - 2021年3月31日
  • 教育研究評議会評議員, 2021年4月1日 - 2023年3月31日
  • 研究戦略室室員, 2014年4月1日 - 2017年3月31日
  • 研究戦略室室員, 2023年4月1日 - 2024年3月31日
  • 研究戦略室室員, 2024年4月1日 - 2026年3月31日
  • 創成研究機構副機構長, 2014年4月1日 - 2017年3月31日
  • 総長補佐, 2014年4月1日 - 2015年3月31日
  • 総長補佐, 2015年4月1日 - 2017年3月31日
  • 大学院理学院長, 2017年4月1日 - 2019年3月31日
  • 大学院理学院長, 2019年4月1日 - 2021年3月31日
  • 大学院理学院副学院長, 2015年4月1日 - 2017年3月31日
  • 大学院理学研究院長, 2021年4月1日 - 2023年3月31日
  • 大学院理学研究院長, 2023年4月1日 - 2025年3月31日
  • 理学部長, 2021年4月1日 - 2023年3月31日
  • 理学部長, 2023年4月1日 - 2025年3月31日

研究活動情報

■ 論文
■ その他活動・業績
■ 主な担当授業
  • 磁性物理学, 2024年, 修士課程, 理学院
  • 磁性物理学, 2024年, 修士課程, 理学院
  • 大学院共通授業科目（教育プログラム）：教養深化プログラム, 2024年, 修士課程, 大学院共通科目
  • 物性物理学, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物理学Ⅱ, 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 物理学外国語文献講読Ⅰ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物理学外国語文献講読Ⅰ, 2024年, 学士課程, 理学部
■ 所属学協会
  • 日本中性子科学会
  • 国際ミュオン科学会
  • 日本物理学会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • アシンメトリが彩る量子物質の可視化・設計・創出の研究総括
    科学研究費助成事業
    2023年04月01日 - 2028年03月31日
    鬼丸 孝博; 大槻 純也; 田端 千紘; 柳澤 達也; 大原 繁男; 吉田 紘行; 網塚 浩; 井澤 公一; 小林 達生; 小林 夏野; 木俣 基
    日本学術振興会, 学術変革領域研究(A), 広島大学, 23H04866
  • 強相関電子系ウラン化合物における局所的パリティ混成状態の解明
    科学研究費助成事業
    2023年04月01日 - 2026年03月31日
    網塚 浩
    本研究では、局所的に空間反転対称性を欠くウラン系化合物に焦点を当て、未だ観測例のない局所的なパリティ混成により形成されるハイブリッド奇パリティ多極子の振る舞いを実験的に明らかにし、ウラン系強相関物質に関する新たな基礎概念を確立することを目指す。令和５年度の主な成果として、正方晶CaBe2Ge2 型のUPt2Si2に対して共鳴X線散乱（RXS）及び偏極・非偏極中性子散乱実験を行った結果、①RXS実験では、5f電子軌道がCDW秩序により高温の常磁性相から変調を受けていること、さらに低温の反強磁性秩序状態において横波の磁気変調を受けることを見出し、②中性子散乱実験では、反強磁性秩序モーメントの傾きが最大で約20°に及ぶことを明らかにした。これらの結果は、本系においてU-5fとPt-5dもしくは6s電子軌道間の選択的な結合が5f電子状態の対称性を破り、局所的なパリティ混成が発現していることを強く示唆する。また、関連系として、 (U,Th)Be13、およびCeRh2Si2について弾性定数、一軸応力下物性測定等を行い、f電子状態の対称性の低下について議論した。これらの成果を論文や国際、国内会議で公表した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 23K25810
  • 強相関電子系ウラン化合物における局所的パリティ混成状態の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2023年04月01日 - 2026年03月31日
    網塚 浩
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 23H01113
  • スピン軌道結合系イリジウム酸化物の逐次新奇相転移と電流誘起交差相関物性の解明
    科学研究費助成事業
    2022年04月01日 - 2026年03月31日
    松平 和之; 筒井 智嗣; 長谷川 巧; 網塚 浩; 中村 和磨; 山地 洋平; 速水 賢
    テーマA 逐次相転移の微視的自由度の解明
    前年度の成果である，中間相の結晶構造がR3であり電気トロイダル秩序で理解できることを示した論文が公表された。
    松平と筒井は，Ca5Ir3O12の放射光メスバウアー分光測定を進めた。電子状態やフォノン分散を矛盾なく説明できる新たなスペクトルの解析モデルを見出すことができた。また、そのスペクトルは入射X線のパルス条件に依存することが明らかとなった。松平と筒井は，フランスのESRFにてRIXSの測定を行い1eV以下の低エネルギーでのスペクトルの温度変化を取得した。現在，解析中である。長谷川はIrが４価と５価のイオンの多電子状態からなると仮定して、磁化率の計算をおこない、2022年度に明らかにした磁化率の異方性と大きさを再現する基底状態を明らかにした。その結果、105 Kの転移は５価イオンの自由度を利用した転移である可能性、7.5 Kの磁気転移では４価イオンの|J|=3/2イジング状態による八極子が生じる可能性を見出した。網塚は単結晶試料の磁気転移の詳細を調べ多結晶試料との相違について明らかにした。単結晶試料にわずかな組成のズレが生じている可能性を示した。
    テーマB 電流誘起交差相関現象の解明
    前年度の成果である，放射光赤外分光による光学伝導度に関する論文が公表された。松平と筒井は，電流印加下での単結晶放射光X線回折を行い，自己発熱による熱膨張の影響を超えた格子定数の電流変化が生じていることを明らかにした。速水は電気トロイダル双極子秩序下で生じる非線形磁気歪み現象に関する対称性および数値模型解析を行うことで、電気トロイダル双極子モーメントを観測するための実験手法を示した。山地と中村が非線形伝導などのメカニズムに関して現象論的なアプローチを開始した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 九州工業大学, 23K22454
  • スピン軌道結合系イリジウム酸化物の逐次新奇相転移と電流誘起交差相関物性の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2022年04月01日 - 2026年03月31日
    松平 和之; 網塚 浩; 筒井 智嗣; 中村 和磨; 長谷川 巧; 山地 洋平; 速水 賢
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 九州工業大学, 22H01183
  • ウランを含む強相関電子系化合物の国際先端研究協力ネットワークの持続的発展と強化
    科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
    2021年10月07日 - 2025年03月31日
    柳澤 達也; 網塚 浩; 齋藤 開
    日本学術振興会, 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B)), 北海道大学, 21KK0046
  • J-Physics：多極子伝導系の物理の研究総括
    科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    2020年04月01日 - 2021年03月31日
    播磨 尚朝; 網塚 浩
    4月から5月にかけて計画研究と公募研究の研究成果の取りまとめを行った。取りまとめの項目としては、研究論文、研究発表、特許、アウトリーチなどである。また、若手育成の観点から、領域研究の5年間に研究に参画した研究者のキャリアパスなどについても取りまとめを行った。領域研究で事務担当を務めた網塚浩教授（北大）を研究分担者とし、代表者と分担者で成果の収集と整理を行い、主に代表者が分析などを行った。代表者と分担者が事務補佐員各１名ずつを雇用して、事後評価報告書の作成を行った。11月には事後評価を受け、「A」の評価結果を得た。
    研究論文については、領域内の研究項目間や計画研究と公募研究のメンバー間の共同研究の状況、国際共同研究の状況についても年次経過での分析を行った。さらに、評価委員に評価のコメントもいただいた。以上を取りまとめた結果について、事後評価報告書にまとめた。引き続き研究内容と成果をホームページに掲載して広く国民に成果を発信した。
    領域の研究に参加した研究者に対して、研究成果報告会を7月に開催する予定であったが、コロナ渦のために延期して12月に比較的小規模なまとめの研究会を開催して、研究が活発なUTe2や今後の物質開発についての研究討論を行った。
    得られた研究成果を他分野の研究者にも分かりやすく伝えるために、11月に雑誌『固体物理』に特集号として研究成果を発表した。また、放送大学と共同で「“科学”からの招待状 電気と磁気の不思議な相関：鏡の国のサッカーゲーム」という45分番組を制作して、研究成果を公表した。この番組はBS231で計4回放送された。この他に、主に高校に出向いて特別講義を行い、領域研究とその成果について発信し、科学の啓蒙活動に努めた。
    日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 神戸大学, 20H05610
  • J-Physics：多極子伝導系の物理の国際展開
    科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    2015年11月06日 - 2021年03月31日
    播磨 尚朝; 網塚 浩; 中辻 知; 青木 大; 野原 実; 石田 憲二
    国際ネットワークの形成のために、海外の研究機関に若手研究者の派遣を行った。また、国際的な成果発信も兼ねて領域主催の国際会議を開催した。さらに、東北大金研と協力して国際若手学校を開催した。5月にパリで行われたスピン軌道結合に関する研究会には1名、7月にロシアで開催された国際集会（Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and Exotic Spin Structures）に3名の研究者を派遣して、EuPtSiを中心とした研究発信に努めた。
    若手研究者の派遣としてはアメリカへ２名（Ames研とNIST）、イギリスへ２名（ISIS）、フランスへ1名（CNRSとCEA-Grenoble）、チェコへ1名（カレル大学）、スイスへ1名（PSI）の派遣を行った。派遣する若手研究者に対しては、申請書を承認したのち出発前に面接を行い、研究テーマや海外での研究活動について助言を行った。9月に開催した国際会議には、海外から著名な研究者16名を招待した。国際若手学校では8件の講義の他に参加者によるショートプレゼンテイションを行って国際交流にも努めた。続けて開催した国際会議では155名の参加を得て、47件の口頭発表を含む139件の研究発表が行われた。さらに、議事録を出版した。若手研究者の発表については、審査ののち5件の優秀ポスター賞を選び表彰した。さらに、9月末に岡山で開催された強相関電子系の国際会議への参加援助を行った。この会議は海外からの300名以上の参加者を含む約850名の参加がある大きな国際会議であり、若手研究者が研究成果を発表して国際的な成果発信と国際交流につとめることができた。
    日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 神戸大学, 15K21732
  • J-Physics：多極子伝導系の物理の研究総括
    科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    2015年06月29日 - 2020年03月31日
    播磨 尚朝; 網塚 浩; 中辻 知; 青木 大; 野原 実; 藤 秀樹; 石田 憲二
    本課題の活動として全体会議やトピカルミーティングを開催した。これにより、新学術領域の個々の研究項目や研究課題の研究協力や研究交流が深まり、より良い研究成果につながった。共用備品を活用することで、幅広い共同研究が可能になった。ものづくり学校により、物質開発の重要性と物質の対称性という新しい観点の重要性を研究者に広く浸透させることが出来た。若手の学校を開催して若手の研究を表彰することで、若手研究者が育った。領域外や国外への研究発信も国際会議や研究論文、ニュースレター、ホームページを通じて行うことが出来た。さらに様々なアウトリーチ活動を通じて研究活動を一般に広く紹介することが出来た。
    日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 神戸大学, 15H05882
  • 拡張多極子による動的応答
    科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    2015年06月29日 - 2020年03月31日
    網塚 浩; 楠瀬 博明; 藤 秀樹; 高阪 勇輔; 中尾 裕則; 御領 潤
    １原子上の電子が持つ電荷・スピン・軌道の結合自由度である電気・磁気多極子、さらにこれらが複数原子上に跨がって形成する電気・磁気クラスターや結合ボンドクラスターを含めた「拡張多極子（Augmented Multipoles）」に基礎を置く固体物性研究を展開し、電荷・スピン・軌道の基本自由度を用いた従来の方法では記述が困難な種々の物性現象の理解を進展させるとともに、新たな機能性の予見も可能となることを理論、実験の両面から明らかにした。
    日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, 15H05885
  • 高速熱測定によりプローブする、パルス高磁場での磁場誘起秩序相の研究
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2015年04月01日 - 2018年03月31日
    小濱 芳允; 黒江 晴彦; 金道 浩一; 網塚 浩
    本申請では、パルス強磁場下での熱測定技術を用い、磁場誘起秩序相の研究を行った。
    パルス磁場下での熱測定はそもそも難しい技術であり、1. 磁場発生や2. クライオスタットの開発から進めた。1の磁場発生については、６０テスラ以上の磁場で超フラットトップ磁場の発生に世界で初めて成功した。2のクライオスタットの開発により、パルス磁場下で3He温度の熱測定が可能になった。このように装置開発にも力点を置きつつ、同時に固体酸素や幾つかの磁性体について磁気熱量効果の研究を完了した。いくつかの重い電子化合物については比熱測定を完了し、論文として発表した。期待通り、多くの研究成果が得られたと考えている。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 東京大学, 15K05143
  • トロイダルモーメントを内包する金属磁性体における電流誘起磁気効果の検証
    科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    2015年04月01日 - 2018年03月31日
    網塚 浩; 柳澤 達也; 日髙 宏之; 齋藤 開; 鹿内 奈南; 山本 将隆; 中尾 裕則; 田端 千紘; 谷田 博司; 世良 正文; 松村 武; Sechovský Vladimir; Uhlířová Klára; Vališka Michal; Zherlitsyn Sergei; Wosnitza Jochen; Süllow Stefan
    本研究の目的は、電子スピンの渦状配置に対応する「トロイダルモーメント」が秩序した金属磁性体に関して予言された新奇な電気磁気効果を実験で検証することにある。現実の強的トロイダル秩序系の候補である層状ウラン化合物UNi4Bの単結晶について電流下での精密磁化測定を行った結果、電流強度に比例して一様磁化が生じることを観測し、理論予想が本質的に正しいことを証明した。一方で電流方向に対する磁化の応答方向が理論予想と単純には合致しない結果も得られ、本系の結晶および磁気構造を精密に再検討する必要があるという新たな課題も提起した。また、同様の電流誘起磁化現象を示す二つの反強磁性体を新たに見出した。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 15K13509
  • 高対称カゴ状結晶構造に起因する複合量子自由度の超音波物性研究（国際共同研究強化）
    科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
    2016年 - 2018年
    柳澤 達也; メイプル ブライアン; ツェリツィン セルゲイ; セコフスキー ウラジミール; 網塚 浩; グリーン エリザベス; 中村 慎太郎; 淡路 智
    Γ3非クラマース2重項基底状態を持つ立方晶系化合物において，非磁性の基底状態が有する電気四極子自由度に起因した風変わりな物性が理論提案され，その検証が進められている. 本研究ではその候補物質であるカゴ状化合物PrNi2Cd20や，その類似物質群の諸物性について，カリフォルニア大学，ドレスデン強磁場研究所，カレル大学，東北大学金属材料研究所，北海道大学の国際共同研究によって研究を推進し，極低温・強磁場における超音波測定の手法を駆使することで，四極子秩序や四極子近藤効果などの新規物性に関する実験的傍証を得ることに成功した.
    日本学術振興会, 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化), 北海道大学, 15KK0146
  • トポロジカル超伝導体の常磁性マイスナー現象
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2014年04月01日 - 2017年03月31日
    浅野 泰寛; 延兼 啓純; 丹田 聡; 網塚 浩
    完全反磁性(マイスナー効果）は超伝導体の最も基本的な性質である。ところが超伝導体を小さくすると、常磁性を示す超伝導物質群が存在する。この常磁性マイスナー効果は幾つかの実験があるにもかかわらず、その発現機構は謎のままであった。本研究で我々は、異方的超伝導体（トポロジカル超伝導体）の表面には奇周波数クーパー対と呼ばれる特殊なクーパー対が現れること、また奇周波数クーパー対のために小さな異方的超伝導体は低温において常磁性を示す事を明らかにした。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 26287069
  • 高対称カゴ状結晶構造に起因する複合量子自由度の超音波物性研究
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2014年04月01日 - 2017年03月31日
    柳澤 達也; 網塚 浩; 日髙 宏之
    高い対称性を持つ籠状結晶構造に宿る、局所電荷揺らぎや多極子自由度などの複数の量子自由度の結合・拮抗に由来すると考えられる、風変わりな物性に着目し、超音波測定の手法を用いて弾性応答の観点から、カゴ状化合物の量子基底状態を調べた。特に磁場に鈍感な重い電子状態を示すSmOs4Sb12については、パルス磁場を用いた弾性応答により結晶場基底状態を判別し、静水圧力下実験から低温秩序相にΓ67基底状態が有する磁気八極子の相関が強く影響していることを明らかにした。また、カリフォルニア大学との共同研究により作成した新規籠状物質PrNi2Cd20はΓ3非クラマース二重項基底状態を持つことを明らかにした。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 26400342
  • URu2Si2の“隠れた秩序”の直接観測
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2013年04月01日 - 2016年03月31日
    秋光 純; 網塚 浩; 高阪 勇輔
    URu2Si2単結晶についての後方X線散乱実験を実施した。この結晶に対する(880)ブラッグ回折点の拡がりの温度変化について2次元検出器を用いて注意深く調べた結果、隠れた秩序に伴う正方晶から斜方晶への歪みは、δ(a－b)/(a+b) < 5×10－6の精度で起きていないことを確認した。これは、δ(a－b)/(a+b) ~ 6×10－5の歪みが「存在する」とする過去の報告と矛盾する結果である。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 25400346
  • 超低速ミュオン顕微鏡
    科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    2011年04月01日 - 2016年03月31日
    三宅 康博; Patrick Strasser; 石田 勝彦; 髭本 亘; 牧村 俊助; 松田 恭幸; 久我 隆弘; 藤森 寛; 西山 樟生; 芳賀 芳範; 網塚 浩; 加藤 礼三; 中村 惇平; 二宮 和彦; 伊藤 孝; 小林 庸男; 池戸 豊; 妹尾 仁嗣; 藪内 敦; 山内 一宏; 足立 泰平
    本研究班は、超低速ミュオンによる研究を本格的に開始する為、１）熱ミュオニウム発生装置並びに超低速ミュオン顕微鏡光学系を設計・製作し、２）理研班が構築する100μJ/パルス/cm2を超える大強度パルス状ライマンαレーザーシステムと組合わせる。これにより、0.2 eVの超低速ミュオンを従来の10,000倍以上、毎秒10(6)個発生させることを最終目標にしている。現段階では、レーザーシステムの増幅結晶の開発上の課題が残っており、ライマンαレーザー光の強度が1-数 μJ/パルス/cm2にとどまっており、毎秒数百個の収率に留まっている。現在、その条件下で、ナノｍμSR法のコミッショニングを進めている。
    日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 23108002
  • 価数不安定性をもつアクチノイド化合物に特有の新奇量子状態の研究
    科学研究費助成事業 基盤研究(S)
    2008年 - 2012年
    佐藤 憲昭; 網塚 浩; 山村 朝雄; 芳賀 芳範; 四竈 樹男; 阿曽 尚文; 神戸 振作; 本間 佳哉; 藤森 伸一; 山上 浩志
    本研究課題の最大の目的は、国際規制物資であるウランなどのアクチノイド元素^<*1>を含む化合物の物性研究を行うための拠点を東北大学金属材料研究所アルファ放射体実験室に形成することである。 この目的のために、 単結晶育成^<*2>のためのテトラアーク炉、および育成された試料の基礎物性を評価するための分析装置を金研アルファ放射体実験室に設置・導入した。その結果、 "超伝導を示す磁石"^<*3>における超伝導発現機構の解明に成功を収めた。さらに、アクチノイド元素だけでなく希土類元素^<*4>を含む物質にも研究を展開し、準結晶^<*5>を含む新分野の開拓に貢献した。[*1] ウランなどは国際規制物資として管理され、その取り扱いには厳しい制限が付されている。金研アルファ放射体実験室は、このような国際規制物資を取り扱うことが許可された施設である。 また、 そこには、 アクチノイド元素(周期表で最下段に位置する元素の集合で、トリウム、ウラン、ネプツニウムなどから成る)を安全にハンドルするための多くの装置と経験が蓄積されている。[*2] 目に見える大きさのスケールまで原子が規則正しく配列した結晶を単結晶と呼ぶ。[*3] 従来の物理学では、磁石と超伝導は犬猿の仲であり、磁石は超伝導にはならないと考えられてきた。しかしアクチノイド化合物の中には、磁石でありながら超伝導を示すものがある。磁石が何故超伝導を示すかという問題は、物理学上の重要な課題の 1 つとなっている。[*4] 周期表でアクチノイドの上段に位置する元素の集合で、アクチノイドと類似の性質を示す。[*5] 周期性を持たず、結晶では許されない回転対称性を持つ物質を準結晶と呼ぶ。
    日本学術振興会, 基盤研究(S), 名古屋大学, 20224015
  • 低温弱磁場超伝導状態におけるマイクロ及び多段フラックスジャンプ発現機構の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2009年 - 2011年
    天谷 健一; 網塚 浩; 横山 淳
    スピン三重項超伝導体Sr_2RuO_4やUPt_3の純良試料に磁場を[ 001]方向に印加し磁化測定を行なうと,極低温下ゼロ磁場近傍においてヒステリシス磁化に微小の「とび」(マイクロフラックスジャンプ)が数多く観測され,スピン一重項超伝導体の純良試料の場合と異なる振る舞いを見せる.本研究では,対称性の異なる超伝導体で発生するフラックスジャンプの類似点・相違点等を詳細に調べ,マイクロフラックスジャンプが,超伝導秩序変数の内部自由度から生じる超伝導ドメイン構造に起因している可能性を指摘した.
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 信州大学, 21540357
  • 5f電子系における弱い磁性の起源および隠れた秩序・超伝導との相関
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2007年 - 2009年
    網塚 浩; 天谷 健一; 日高 宏之; 柳澤 達也; 横山 淳
    5f電子系超伝導体URu_2Si_2で長年の謎となっていた弱い反強磁性が結晶中の残留応力により不均一に誘起された磁気秩序相に起因することを微視的に初めて明らかにした。更にこの系の超伝導が隠れた秩序と呼ばれる未知秩序領域内だけで生じ、反強磁性とは共存しないことを示すと共に、隠れた秩序として可能な機構の限定を行った。また関連系の研究から量子相転移点近傍の電子物性及び5f電子の磁性について幾つかの新知見を得た。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 19340086
  • 非破壊100 テスラ領域の精密物性研究
    科学研究費助成事業 特定領域研究
    2005年 - 2009年
    金道 浩一; 長田 俊人; 徳永 将史; 大道 英二; 網塚 浩; 海老原 孝雄; 北澤 英明; 杉山 清寛
    非破壊100T領域でのスピン科学を展開するために、マグネットの開発を行った。新たなマグネットにより研究が進展したテーマは、「強磁場ESRおよびNMR」、「SPring-8における放射光X線を用いた実験」と「J-PARCにおけるパルス中性子源を用いた実験」である。また、非破壊100T発生および超ロングパルス磁場発生のためのモデルコイルのテスト実験に成功し、実用型のマグネットの製作が始まっている。
    日本学術振興会, 特定領域研究, 東京大学, 17072004
  • 絶縁体希釈による充填スクッテルダイト化合物の単サイト電子相関に関する研究
    科学研究費助成事業 特定領域研究
    2006年 - 2007年
    網塚 浩; 天谷 健一
    本研究では、高次多極子による量子異常が特に顕著なPrT_4P_<12>及びSmT_4P_<12>(T=Fe, Ru, Os)に注目し、絶縁体CeT_4P_<12>を用いた磁性希釈により、これらの系の基本的単サイト電子相関を解明する。また密接な関連の指摘されるf電子系の研究から、高次多極子に関する物理の進展を図ることを目的とする。本年度の主な成果は以下の通りである。1.昨年に引き続き、単結晶合成法が確立できているCe_<1-x>Pr_xT_4P_<12>(T=Fe, Ru; 0〓x〓0.15)について、組成数を増やし磁化及び磁場中比熱を詳細に測定した。強磁場からの外挿法による解析を精密化し、4f結晶場準位が両系共に1重項-3重項(△〜10K)であることを示した。また理論家との議論により、この結果が周期系に対して提案されているp-f混成を考慮した有効結晶場モデルを支持することがわかった。2.フラックス法によるCe_<1-x>Sm_xT_4P_<12>(T=Fe, Ru)系の作成を試み、ごく最近成功した。約1mm角の結晶が得られ、現在物性測定を進めている。3.類似のかご構造物Pr_3Pd_<20>Ge_6について磁場中中性子弾性散乱実験を行い、磁場誘起相転移に伴う反射ピークの分裂を観測した。4. LaOs_4P_<12>の比熱が絶対零度に向かい増大する振る舞いを観測した。また、250Kの熱サイクルを経ないと再現しない低温異常を新たに見出した。5.希薄磁性化合物La_<1-x>R_xRu_2Si_2(R=Rare-earths)の単結晶を作成し、希土類元素を変化させて磁気異方性、磁化、電子比熱を系統的に調べた。その結果、基底J多重項のみを考慮する従来の結晶場モデルでは磁気異方性を定量的に説明できないことを明らかにした。以上の成果は一部公表し、現在数本の論文にまとめつつある。
    日本学術振興会, 特定領域研究, 北海道大学, 18027001
  • 強相関5f電子化合物の異常磁性
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2001年 - 2003年
    網塚 浩; 天谷 健一
    強相関5f電子系の最重要課題であるURu_2Si_2の低温電子状態に焦点を絞り、様々な実験的研究を展開した。この系の低温秩序相の起源、およびそれと密接に関係する超伝導状態、メタ磁性について多くの新たな情報を得、金属中における5f電子物性の理解の進展に貢献した。具体的な成果を以下に列挙する。1.高圧下における中性子散乱およびNMR、μSR実験から、この系の未知秩序状態に静水圧下で反強磁性(AF)秩序が1次転移で誘起され、広い圧力-温度領域で2相分離現象が起こることを見出した。2.一軸応力下中性子散乱実験から、この反強磁性誘起が軸性歪みc/aの僅かな増加に起因することを指摘し、長年の論争であったこの系の微弱磁性の本質が結晶の不完全性によって生じたAF相の「島」であり、系の低温物性は未知の「隠れた秩序(HO)」により支配されていることを示した。3.RuのRh置換(化学圧力効果)によってもHO-AF転移が起こることを確認するとともに、圧力容器無しで相競合を調べられる利点を生かし、相転移に伴う磁化・比熱の振る舞い、磁気励起の消滅過程の詳細を明らかにした。4.メタ磁性のRh濃度依存性を調べ、複数の強磁場相と弱磁場相との関係を明らかにした。5.高圧下極低温精密磁化測定システムを立ちあげ、HO-AF相競合の発達による超伝導特性の変化を調べた結果、磁性相分離の発達は超伝導の凝集エネルギーを減少させるが、超伝導体積率にはほとんど影響を与えないことが分かった。超伝導にのみ寄与するフェルミ面が存在するという5f電子状態の双対性発現の可能性を実験的に示した。本課題およびこれに関連する研究の成果は、学術論文26編として公表するとともに、アメリカ物理学会をはじめとする国際学会等で、9件の招待講演を含む学術講演として公表した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 13440103
  • 軌道の秩序と揺らぎによる異常磁性の研究総括
    科学研究費助成事業 特定領域研究(B)
    1999年 - 2001年
    榊原 俊郎; 上田 和夫; 大川 房義; 網塚 浩
    本研究課題では、f電子化合物における軌道の自由度に由来する相転移現象や種々の異常な磁気的振舞い、特に反強四重極秩序、隠れた秩序変数、金属絶縁体転移などについての実験的・理論的研究を行った。
    f電子系における特徴的な軌道整列現象である反強四重極転移については、典型物質であるPrPb_3について磁気相図を決定し、転移温度が磁場方向に応じて異方的に増大することを見出した。また、この振舞いが反強四重極相において磁場誘起される磁気モーメント間の相互作用で説明出来ることを示した。
    秩序変数が未知のCe_xLa_<1-x>B_6のIV相およびURu_2Si_2について詳しく調べた。Ce_xLa_<1-x>B_6では軸性応力下での磁化測定を行い、[100]方向の軸性圧力によってIV相に顕著な磁気異方性が出現することを見出した。これはIV相の秩序変数が本来、異方的な性質を有することを強く示唆し、その可能性としてガンマ5型の八重極秩序が考えられる。弱い反強磁性相と考えられていたURu_2Si_2の秩序状態について圧力下の中性子散乱実験を行った結果、低温圧力下の秩序状態が反強磁性と非磁性2相の非平衡共存状態にあること、反強磁性が圧力によって増強することがわかった。また正方晶主軸を延ばす歪みに対して反強磁性が特に著しく増強される事を明らかにした.URu_2Si_2の非磁性の秩序変数はいまだ未知ではあるが、圧力効果の結果は理論設定に対する条件をかなり狭めることができたと言える。
    充填型スクッテルダイトPrRu_4P_<12>で見られる金属絶縁体転移に関して、非クラマース二重項の縮退を結晶変形によってとく理論を構築した。Yb_4As_3で見出された磁場誘起ギャップについては、交替的ジャロシンスキー守谷相互作用によるとする理論を構築した。
    日本学術振興会, 特定領域研究(B), 11220201
  • 5f電子系における局所非フェルミ液体異常とサイト間効果の研究
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    1998年 - 1999年
    網塚 浩; 天谷 健一
    重い電子系URu_2Si_2のウランサイトを非磁性イオン、トリウムおよびイットリウム、ランタンで希釈した単結晶について高精度の磁気・熱測定(温度領域0.1K-300K)を行い、局所5f電子状態が以下の共通特性をもつことを明らかにした。(1)正方晶c軸に対する強い1軸磁気異方性、(2)局所反強磁性相関による低温磁化の抑制と比熱の増大、(3)低温エントロピーの小さな変化、(4)降温に伴う電気抵抗の減少。(4)に代表されるように、いずれの希釈系においても従来の近藤効果の兆候が見られないことを明らかにし、2チャンネル近藤理論および非クラマース2重項を結晶場基底状態とするアンダーソン模型から導かれる新しい局所多体電子相関の可能性を議論した。同時に、これらの理論が予想する絶対零度の残留エントロピーが観測されないことを磁場中比熱測定から明らかにし、理論には含まれていない電子-格子相互作用の重要性を指摘した。
    周期系URu_2Si_2の微弱反強磁性状態がわずかな加圧によって著しく増強され、さらにある臨界圧で圧力誘起の新しい磁気相転移が起こることを圧力下中性子散乱実験により発見した。加圧に対する物理量の変化をもとに、過去に提案された種々理論の適用性をランダウの現象論を用いて議論し、非時間反転自由度による秩序機構が最も適することを指摘した。さらに上記希釈実験で得た単一ウランサイトの情報と圧力実験の結果に基づき、Uru_2Si_2の異常物性が非クラマースニ重項Γ_5の性質を用いて良く説明できることを指摘した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 10440096
  • 低い特性温度を持つ電子系の極低温磁化測定
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    1997年 - 1999年
    榊原 俊郎; 天谷 健一; 網塚 浩
    (1)反強四重極転移系の磁気相図
    PrPb_3について反強四重極転移の磁気相図を明らかにした。反強四重極転移温度の上昇は[100]、[110]、[111]の順に抑えられることがわかった。この結果を平均場モデルで解析したところ、反強四重極転移温度の上昇は反強四重極相において磁場誘起される反強磁性モーメント間の磁気相互作用によること、相図の異方性の説明には磁気八重極相互作用が必要であることがわかった。
    (Ce,La)B_6系では未知の秩序相であるIV相について、常圧下および一軸応力下の精密な磁化測定を行った。常圧ではIV相に磁気異方性が見られなかった。しかし[110]方向の1軸圧下でIV相に顕著な磁気異方性が現れた。IV相の磁気特性は通常の反強磁性転移では説明できず、1軸応力に極めて敏感な秩序変数であると言える。
    TmTeの反強磁性転移(0.2K)に伴い強磁性モーメントが現れることがわかった。これは1.8Kにおける反強四重極秩序の存在、またそれが反強磁性と同じ波数を持つことを意味している。
    (2)重い電子系超伝導体の超伝導混合状態における磁化特性
    URu2Si2の高純度単結晶試料について超伝導相の磁化測定を行い、常磁性効果を調べた。Tcと直下でG-Lパラメータκ2に顕著な減少が見られ、スピン常磁性による超伝導の抑制効果が存在していると考えられる。この結果はURu2Si2超伝導相の電子対がd波である可能性を強く示唆する。
    CeRu_2のピーク効果の原因を調べるために混合状態の磁化過程を詳細に測定した。G-Lパラメータκ2の温度変化からは常磁性効果が存在しないと言え、FFLO相への転移の可能性は少ない。この物質のピーク効果はむしろシンクロナイゼーション効果と呼ばれるピニング力の増大によって説明可能である。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 09304038
  • 極低温下における重い電子系物質の磁気応答
    科学研究費助成事業 重点領域研究
    1996年 - 1996年
    榊原 俊郎; 天谷 健一; 網塚 浩
    本研究では標記研究課題に基づき、(1)重い電子系CeRu_2Si_2のメタ磁性と体積効果、(2)Ce_xLa_<1-x>B_6の磁気相図、(3)重い電子系超伝導体の混合状態における磁気応答について研究を行った。以下に結果を報告する。
    (1)重い電子系CeRu_2Si_2のメタ磁性と体積効果
    CeRu_2Si_2のメタ磁性磁化と磁歪を極低温下(〜100mK)で同時測定し、熱力学関係式を使って1パラメータースケール則を検証した。その結果、スケール則は低温でも良く成り立っていることがわかった。またスケール則を使って等体積磁化過程を評価したところ、等積過程でもメタ磁性を示すことがわかり、体積効果以外のメタ磁性機構の存在が確認された。
    (2)Ce_xLa_<1-x>B_6の磁気相図
    La濃度50%〜75%の試料の磁化過程を詳しく調べ、詳細なH・x・T相図を得た。その結果、ゼロ磁場における反強四重極秩序はLa濃度70%付近で突然消失し、替わって反強四重極秩序を伴わない反強磁性相が出現することがわかった。
    (3)重い電子系超伝導体の混合状態における磁気応答
    CeRu_2の超伝導相におけるピーク効果について、純良単結晶を用いて詳細な磁化測定を行った。その結果、磁化ヒステリシスを平均して得られる熱平衡磁化にはピーク効果近傍で異常がなく、この系のピーク効果が何らかの磁束系の相転移によるものではなく、ピニング機構における何らかの異常によるものであることが判明した。
    日本学術振興会, 重点領域研究, 北海道大学, 08223201
  • メタ磁性を示す常磁性重い電子系物質の探索と極低温磁化測定
    科学研究費助成事業 重点領域研究
    1994年 - 1994年
    榊原 俊郎; 天谷 健一; 網塚 浩
    CeRu_2Si_2、CeCu_6等の非磁性の重い電子化合物がメタ磁性を示すことが知られている。しかしこのメタ磁性がどういう機構で起こるのか、また非磁性の重い電子化合物に普遍の現象かどうか等についてはまだ十分には理解されていない。この点、より多くの新しい実例を見出していくことが必要である。一方典型物質であるCeRu_2Si_2については最近dHvAの実験からメタ磁性転移の前後でフェルミ面極値断面積にかなり顕著な変化が見られ、4f電子の遍歴から局在への転移ではないかと解釈されている。しかし、大きな有効質量を持つ主要なフェルミ面のメタ磁性転移近傍の変化を直接追跡するにはCeRu_2Si_2の転移磁場B_C〜8Tは明かに低すぎる。これにはB_C〜20Tを持つCe系典型物質の探索が必要であろう(5f系ではUPt_3が典型である)。
    このような視点から我々はCeRu_2Si_2の周辺物質のCePt_2Si_2を調べた。この物質はCaBe_2Ge_2型構造の非磁性近藤格子(γ〜80mJ/molK^2)と考えられ、CeRu_2Si_2と同様な磁化率の極大を60K付近に持つ。Gignouxらによりこの物質が約3Tでメタ磁性を示すとの報告があり、これを確認するため300mKまでの磁化を詳しく調べたところ、メタ磁性は認められなかった。この物質は不純物(ほとんどfreeなCe^<3+>)が混入しやすく、Gignouxらの結果はこの寄与をBrillouin関数で差し引いて得たものである。我々の測定の結果、この不純物はT_K〜数Kの近藤不純物であり、Gignouxらの解析に問題があることが解った。CaBe_2Ge_2型構造の化合物は一般に低残留抵抗の良質の結晶を得ることが困難であり、今後改善が望まれる。
    物質探索と平行して我々は典型物質CeRu_2Si_2のメタ磁性が相転移であるかどうかを調べた。これはdHvA効果とは相補的な情報を与える。高純度試料(残留抵抗比〜400、大貫氏提供)を用いて極低温下(90mK)で磁化測定の結果、磁化に不連続な飛びは無く、B_Cにおける微分磁化率をT=0に外挿しても有限値に留まることがわかった。従ってT=0の極限でも熱力学的な意味での相転移は無いと考えられる。弱磁場領域の4f遍歴状態はB>B_Cの高磁場領域まで連続的につながっていることになる。
    日本学術振興会, 重点領域研究, 北海道大学, 06244201
  • ウランを含む重い電子系およびその関連物質におけるシングルサイト5f電子状態の研究:トリウムによるウランサイト希釈実験
    科学研究費助成事業 奨励研究(A)
    1993年 - 1993年
    網塚 浩
    本研究では、ウランを含む重い電子系とその関連物質に対し、ウランサイトをトリウムで希釈することにより、単一ウランサイトの5f電子状態を実験的に明らかにすることが目的であった。本年度は、3種類の正方晶ウラン化合物UT_2Si_2(T=Ru,Pt,Pd)に焦点をあてた。ウラン濃度1〜7%の希釈系に対する系統的研究から、ウラン濃度に依らない単一ウランサイトの効果を分離することに成功した。本研究の成果は以下の2点に集約される。
    1.上記化合物のウラン希薄領域において、下記の単一ウランサイト異常が起こっていることが明らかになった。
    (1)約10K以下で降温に伴い、磁化率、比熱が対数発散的に増大する。
    (2)Ru,Pt系では、約10K以下で降温に伴い電気抵抗が対数的に減少する。Pd系では対数的に増大した後約1K以下で減少する。
    これらの低温異常は、局所強相関電子系として従来より知られている近藤効果が予想する正常フェルミ液体の性質とは明らかに異なるものであり、1個のウランイオンと伝導電子からなる系の基底状態に関して新たな問題を提起する最初の実験事実となった。
    2.磁気異方性の観測結果から、上記化合物の結晶場基底状態が、従来予想されていた一重項状態ではなく、二重項状態であることを初めて指摘した。また、これに基づき周期系の物性に対する新しい解釈を提起した。
    以上のように、本研究は、上記物質に対する単一ウランサイトの性質を初めて実験的に明らかにすると同時に、ウラン系の物性が従来の近藤格子描像の単純な延長線上では理解しえない可能性を初めて示した点で、十分な成果を収めたと考えられる。
    日本学術振興会, 奨励研究(A), 北海道大学, 05740214
  • 低い特性温度を持つ磁性体の強磁場による研究-三端子容量法を用いた極低温磁化測定
    科学研究費助成事業 一般研究(B)
    1992年 - 1993年
    榊原 俊郎; 綱塚 浩
    重い電子系の研究では、その特徴的温度スケールが低いために、その基底状態の挙動を探るためには1K以下の低温が必要になることが多い。しかし磁化に関しては、主として技術的な困難さから、これまで国内ではAC法を除く^3He温度以下での測定はほとんど行なわれていなかった。本研究は最低温度100mKを目標に、磁場9Tまでの新しいファラデー法極低温磁化測定装置を開発し、実用化することが目的である。
    ファラデー法磁化測定のポイントは磁場勾配の発生法と力の検出法である。まず、磁場勾配については、均一な中心磁場(最大9T)に任意の大きさの一様な磁場勾配(最大10T/m)を重ね合わせることができる、専用の超伝導マグネットを導入した。またファラデー力の検出には、MITの強磁場施設で微小試料の磁化測定に使われたことのある可動電極キャパシタンス方式を発展させて、小型のキャパシタンス式ロードセル(一種のバネばかりで直径30mm,高さ15mm程度)を独自に製作した。これを高分解能の自動バランスデジタルキャパシタンスブリッジと組み合せることにより、希釈冷凍機の断熱セル中でマイクログラムオーダーの荷重変化が検出可能となった。
    種々の試料(CeB_<6'>TmTe等)を用いた極低温磁化測定の結果、新しい知見が数多く得られた。CeB_6は約3.4Kで4重極転移、2.3Kで反強磁性転移を示すことで知られているが、その低温磁気相図はあまりよくわかっていない。(110)方向の磁化測定を行ったところ、約1.5Tの磁場でこれまで知られていなかった非常にシャープな磁化の飛びを0.5K以下で観測した。TmTeは常磁性の重い電子化合物と考えられているが、1K以下の温度でヒステリシスを伴う磁化の異常が見出された。これはΓ_8基底状態が約4Kで軌道整列し、低温ではそのドメインが磁場で配向する効果が見られたものと考えられる。
    その他にも、重い電子系Ce化合物、U化合物および3dラーベス相化合物の低温強磁場において、数多くの興味ある結果を得た。
    日本学術振興会, 一般研究(B), 北海道大学, 04452030
  • 常磁性金属におけるメタ磁性転移と電子相関
    科学研究費助成事業
    1991年 - 1991年
    榊原 俊郎; 綱塚 浩
    メタ磁性を示す常磁性金属(強磁性寸前のdーバンドメタルや近藤格子ヘビ-フェルミオン系)に最近興味が持たれている。本研究では代表的ヘビ-フェルミオン物質であるCeRu_2Si_2に注目し、そのメタ磁性の機構を探るための実験を行なった。
    CeRu_2Si_2のメタ磁性は圧力効果などから転移磁場B^*が近藤温度T_Kでよくスケ-ルされると考えられているが、サイト間のスピン相関やcoherencyがどの程度効いているかは明かでない。サイト間相関の影響を調べるには希釈法を調べるのが一つの方法だが、CeRu_2Si_2の場合、例えばLaで希釈すると体積膨張のためにT_Kが下がる効果が大きく、希釈効果そのものはよく解からない。そこで我々はLa置換とY置換とで格子定数がほぼ逆の変化をする点に着目し、LaとYを適当な割合(約6対4)で同時にCeと置換することにより、T_Kがほぼ一定の擬三元系単結晶Ce_<1ーX>(La_<0.6>Y_<0.4>)_XRu_2Si_2をトリア-ク炉により作成し、実験を行なった。
    X線回析では格子定数の有意な変化は見られなかった。比熱測定の結果、低温におけるC/TはCeあたりに規格化するとほぼ同じ曲線に乗り、予想どおり特性温度はほとんど変化しない結果を得た。CeRu_2Si_2はB^*=7.8Tに転移磁場を持つが、8Tまでの磁化測定の結果、希釈しても転移磁場が殆どシフトしないことがわかった。従ってB^*∝γ^<-1>が希釈系でもよく成立していることになる。この結果はスピン間相互作用を単に分子場で取り入れたモデルでは理解しにくい。一方転移の幅は急速にブロ-ドになり、20%希釈で転移はほぼ消えている。またCeRu_2Si_2はcー軸磁化率χ_cに特徴的なピ-クを約10Kに持つが、実験の結果、この構造もわずかな希釈によって急速に壊されることが示された。すなわちこれらの現象はCeサイトの周期性の破壊に極めて敏感であることが示唆される。以上、この物質におけるメタ磁性転移の機構を確立する上で極めて重要な情報が得られた。
    日本学術振興会, 一般研究(C), 北海道大学, 03640288
  • 重い電子系における電子相関競合状態の圧力効果:低温高圧下比熱測定
    科学研究費助成事業 奨励研究(A)
    1991年 - 1991年
    網塚 浩
    日本学術振興会, 奨励研究(A), 北海道大学, 03740155
  • 希土類・アクチナイド化合物の磁性と超伝導に関する研究
    科学研究費助成事業 国際学術研究
    1990年 - 1991年
    都 福仁; PATRICK P.; OCIO J.; THOLENCE J.L; SOULETIE J.; FLOUQUET J.; 榊原 俊郎; 山岸 昭雄; 朝山 邦輔; 伊達 宗行; HASSELBACH K; OCIO M; TAILLEFER L; DE Visser A; MARCENAT C; REMENYI G; HAEN P; FLOUQUET J; 網塚 浩; 堀 秀信
    新しい型の超伝導の可能性が指摘されているUPt_3,URu_2Si_2化合物を中心に研究を行った。UPt_3,URu_2Si_2は高温の局在したウラン金属のf電子がsーf混成により近藤効果を示し50K以下の低温ではフェルミ液体モデルで近似されるコヒ-レント近藤状態になる。この準粒子バンドの一部が17.5Kでギャップを生じ残りのフェルミ面付近の準粒子(重い電子)が約1.4Kで超伝導相転移する。重い電子系でのCooper対の生ずる原因にスピンのゆらぎが関与していることが指摘されて四るが実験的証拠がなく現在最も注目されている問題である。中性子散乱実験、ミュ-中間子の緩和の実験から、UPt_3,URu_2Si_2は各々6K、17.5K以下の温度で磁気的秩序状態が発生することが示唆された。しかしUPt_3,URu_2Si_2共中性子散乱実験は約1/(100)μ_Bの反強磁性をμ SRはスピングラス的秩序状態を示唆し各々の結果は一致していない。またURu_2Si_2では17.5Kで比熱の異常は観測されるが34K付近で磁気秩序状態が生じている。この不一致には試料依存性があるようであるが17.5Kでの比熱の異常は試料によらない。URu_2Si_2,UPt_3の磁気秩序は格子欠陥、不純物等の影響が大きく相転移は明確なものではない。URu_2Si_2の17.5Kでの比熱の異常は磁気相転移ではなくむしろバンド構造の変化による格子歪みの不安定性から生ずるものである。バンド構造の変化は電子多体効果を反映したものと予想され不純物効果が大きいものと思われる。URu_2Si_2では5%〜10%のRhを加えることにより非局在的なフェルミ液体的状態から局在電子による磁気的状態へのクロスオ-バ-が生ずる。局在f電子系のU(Ru_<0.7>Rh_<0.3>)_2Si_2では異方性の大きいイジングスピン系として理解され、3段階の反強磁性相転移が生ずる。Rhが30〜40%付近の結晶では交換相互作用が競合しイジングスピン系の競合系として、いわゆる"悪魔の階段"的な多段階相転移を示す。またリエントラントスピングラス的性質も観測されスピングラス研究の新しい分野として今後も研究を発展させる予定である。
    日本学術振興会, 国際学術研究, 02044004
  • 弱い反強磁性を示すウラン系ヘビ-フェルミオンの磁気相図
    科学研究費助成事業 重点領域研究
    1990年 - 1990年
    榊原 俊郎; 網塚 浩
    ウラン系ヘビ-フェルミオン化合物はそのほとんどが反強磁性スピン相関を示し、またそれが超伝導転移やメタ磁性転移と関係していると考えられている。従って、磁気相図を詳しく調べること重要な課題である。本研究では典型物質の一つであるURu_2Si_2、および関連物質においてこれまで研究の少ない有限温度・有限磁場の磁気相関を詳しく調べた。以下、概要を述べる。
    (1)帯磁率極大とメタ磁性:URu_2Si_2の特微の一つにTmax〜60K付近の帯磁率の大きな山がある。強磁場磁化測定の結果、Tmax以下の温度で磁化過程が非線型性を示し、低温でのメタ磁性へと移行することがわかった。このようなTmaxの原因としては結晶場や反強磁性相関が考えられるが、UをLaやYで薄めていくと消えることから反強磁性相関の可能性が強い。
    (2)メタ磁性とSDWエネルギ-:URu_2Si_2の基底状態はT_N=17.5KのSDW状態であると考えられている。一方、低温で見られる鋭いメタ磁性はヘビ-フェルミオン状態からスピン分極した状態への転移と考えられているので、その転移磁場Hc_1にはSDW凝縮エネルギ-が寄与しているはずである。そこで、RuをRhで置換したU(Ru_<1ーX>Rh_X)_2Si_2の相図を詳しく調べた結果、Hc_1はT_Nと相関がありRh置換によりT_Nが低下するにつれてHc_1も下がることが説明された。また、Hc_1の温度変化を詳しく調べたところ、ほぼT^2に比例して低磁場側にシフトしていくことがわかった。これは系の電子比熱がメタ磁性転移とともに増大していることを意味するが、その原因としてSDWギャップが消失したと考えると説明可能である。従って、H【greater than or similar】Hc_1においてもヘビ-フェルミオン状態にある可能性がある。
    日本学術振興会, 重点領域研究, 北海道大学, 02216201
  • 希土類およびアクチノイドを含む強相関電子系の極低温物性
    競争的資金