CMYK

強相関電子物性研究室

決まっているといっても過言ではありません。この電子はスピンという磁気に関係する自由度と、軌道とよばれる電気的な自由度を持っています。このうちスピンの自由度は一般的な磁気測定なPhysics of Correlated Electron Systems

どで検出することができます。
一方、軌道の自由度は「超音波」によって検出することができます。私たちのチャレンジする研究テーマ
はこれらの自由度が拮抗し、互いに強く相互作用する電子の多体問題に直結しているため、研究室の名前を「強い相関を持つ電子特任助教系の物性」としました。

柳 澤 達 也 (Tatsuya YANAGISAWA)

私たちは研究対象となる新規物質の創成も行っています。さま
ざまな電子デバイスに応用可能な超伝導・磁性を示す希土類金属「私は異分野の研究者や企業との交流・共同研究を望んでいます。」
Oﬃce :
Tel :化合物や、宝石などで知られる絶縁体などの「単結晶」を高温炉創成科学共同研究機構 4-116 / 理学部 2 号館 1-10011-706-9272 / 3500の中で育成しています。

Keywords

手法

Method

極低温・磁性・超音波

超音波位相比較法
Phase Comparative Method

Low Temperature, Magnetism, Ultrasound

音波は金属や絶縁体にかかわらずモノの中を自由に伝わります。我々はマイクロメータ (10-6m) 程度の短い波長を持つ音波を超音波用いてモノの固さを精密に測定し、「電気四極子」や「電荷ゆらぎ」

Ultrasoundといった固体内の電子にまつわる性質を調べています。北海道大

電気四極子の応答

高精度超音波測定装置

学には極低温実験の拠点があるので、液体ヘリウムを用いた冷凍機を用いて絶対零度近傍までモノを冷やすことにより、電子の量Response of Electric

子力学的現象を観測することができます。

Quadrupole

極低温

高圧力

Very Low Temperature

High Pressure

強磁場超音波信号発生器

冷凍機

High Magnetic Field

液体ヘリウム超音波エコー信号

位相検出器

ZnO or LiNbO3
圧電素子
測定試料（単結晶）

自家製のインピーダンス整合
極低温プローブ

12 テスラマグネットを搭載した
ヘリウム３冷凍機（北大理 網塚研究室）

超音波パルスエコー

ハイブリッド型ピストン圧力セル

超音波位相比較法の模式図

研究成果

Research Highlights

Sb

カゴ状化合物のラットリングとトンネリング

2Pr Nd Os Sb
1-x

1.6

Rattling and Tunneling in Clathrate Compounds

Os

右図に示した充填スクッテルダイト

1.2

Nd

NdOs4Sb12 はその結晶構造から解るように原子のカゴが希土類イオンを内包しています。
カゴ中の希土類イオンは 6 個の等価なオフセンタ位置を振動しており、縮退した二重項が充填スクッテルダイトの結晶構造

412acpeakd /dT peak
C peakc

mid point
mid point

0.8Tac0.40xH=0TT

00.2FMSCFM0.40.6x0.8

量子基底状態となっています。電荷揺らぎを伴うオフセンタ振動と伝導電子との強結合系
では多チャンネル近藤効果を期待できます。我々は超音波実験により熱Anharmonic Potential
Large Sommerfeld CoeﬃcientElectron-Phonon Interaction

Multi-channel Kondo

媒介する新しい物性の発現をAnharmonic Potential

Rattling
Tunneling

24T (K)

124

10040

検証しています。

Multipole

0.2 %80.5 %

さまざまな電子の相互作用

北 海 道 大 学 基 礎 融 合 科 学 領 域 リ ー ダ ー 育 成 シ ス テ ム
Hokkaido University Leader Development System in the Basic Interdisciplinary Research

1216T(K)

(b)

80120

T (K)

リング

2035 MHz

Relative change in the elastic
constant C 11 as a function oftemperature. The inset showsdetailed behavior below 10 K
displayed by logT scale.

Rattling(a)Experiments
35 MHz104 MHz175 MHz245 MHz

C11: k || u || 001
104 MHz

ラット

Band

Pr0.55Nd0.45Os4Sb120.1

様々な自由度が絡み合って生じる風変わりな物性

多極子

oncti

4

超伝導

した。現在は、電荷揺らぎがInter-cage Interaction2

極低温領域での量子的トンネ
リング運動の観測に成功しま

euCond活性型のラットリング運動と、

C11 : k || u || 001

0.01

1

Superconducting transition temp.Tc
and ferromagnetic transition temp.
TFM vs Nd concentration x in thePr1-xNdxOs4Sb12 system.

Pr0.55Nd0.45Os4Sb12
0.5 %ΔC11/C11 (80 K)

CY

ざまなモノの性質（物性）はその元素が持つ電子の状態によって

104 MHz

ΔC11/C11 (80 K)

MY

Ultrasonic Investigation of Electrons in Solids

地球上の全てのモノは元素によって成り立っていますが、さま

ΔC11/C11 (80 K)

CM

超音波で観る固体中の電子ΔC 11/C11 (80 K)

Y

Projects

T (K)M

超音波で電 気 四 極 子 を 観 測 す る ︒

C

研究内容

Superconductivity

Calculations

0.2 %175 MHz81216T(K)02020245 MHz
40T(K)

60

80(a) Frequency dependence ofelastic constant C11 as a functionof temperature. Upper and lower
arrows display temperature thatsatisfy resonant condition ωτ ~ 1.
(b) Calculated elastic constant
C 11 . Dotted lines indicate highand low- frequency limit C11(∞)
and C 11 (0), respectively. The
inset is detailed behavior between
8 K to 20 K.

文 部 科 学 省 科 学 技 術 振 興 調 整 費「若 手 研 究 者 の 自 立 的 研 究 環 境 促 進」事 業“ I n p r o v e m e n to f

J o b

E n v i r o n m e n t

f o r

R e s e a r c h e r s ”

supported by 2007 Special Coordination Funds for Promoting Science and Technology, MEXT