International Conference on Materials and

出張の日程
7/9 7/9
京都
移
動
7/15 7/16
ドレスデン
M2S-HTSC (7/9～7/14)
７月１１日（火）
ポスター発表
移
動
7/21
オルセー
7/22
移
動
Workshop (7/16～7/20)
７月１７日（月）
口頭発表、及びポスター発表
コバルト酸化物超伝導体Nax(H3O)zCoO2・yH2Oにおける
Co-NMR、NQR 実験の結果を発表した。
京都
International Conference on
Materials and Mechanisms of
Superconductivity and
High Temperature Superconductors.
Yoshihiko Ihara
物１Ｄ２、固体量子物性研究室
Cobaltate Superconductor Nax(H3O)zCoO2・yH2O
Water intercalation into NaxCoO2
induces superconductivity at Tc ~ 5 K
bilayer hydrate:BLH
K. Takada, et al.,
Nature 422 (2003) 53.
Times Cited: 419
コバルトの超伝導における問題
BSCタイプの従来型超伝導なのか
銅酸化物、ルテニウム酸化物に見られる非従来型超伝導なのか？
試料依存性をどう解決するか？
超伝導の発現機構は？
Nuclear Spin-Lattice Relaxation Rate 1/T1 : SC state
K. Ishida et al. J. Phys. Soc. Jpn 72 3041 (2003)
Coherence peak is absent.
1/T1 ∝ T3
Just below TC
1/T1 ∝ T
Far below TC
1/T1 in NaxCoO2・yH2O can be understood
as an unconventional superconductor with
anisotropic SC gap (line node).
the same conclusion as Fujimoto et al. PRL 97 047004 (2004)
Nuclear Spin-Lattice Relaxation Rate 1/T1 : SC state
NaxCoO2・yH2O
Cuprate YBa2Cu3O7
Tc
YBa2Cu3O7
10
3
10
2
10
1
10
0
Cu-NQR
1 / T1
-1
1 / T1 ( sec )
TC ~ 4.7 K
~T 3
~T
10
Ruthenate Sr2RuO4
2-D d-wave
() = 0sin(2)
2 0 = 8 k B T c
~T
3
-1
10
1
10
T (K)
Similar temperature dependence is
observed in Cuprate and Ruthenate.
2
K. Ishida et al, J.
Phys. Soc. Jpn. 63,
2803 (93)
K. Ishida et al.
PRL 84 5387 (2000)
NaxCoO2・yH2O is classified to be
an unconventional superconductor.
コバルトの超伝導における問題
BSCタイプの従来型超伝導なのか
銅酸化物、ルテニウム酸化物に見られる非従来型超伝導なのか？
非従来型超伝導である。
Tc 以下の1/T1の温度依存性、比熱の温度依存性。
N. Philips
試料依存性をどう解決するか？
超伝導の発現機構は？
Co-NQR Spectra in Various BLH Samples
We performed Co-NQR measurement
on 12 samples with different Tc.
( one is non-SC MLH sample )
Co-NQR spectra ( ±7/2 ↔±5/2)
No. 5
All samples are from Sakurai et al. at NIMS
Basic sample properties.
sample No. T c (K)  Q (MHz)
No. 1
4.7
12.30
No. 2
4.6
12.30
No. 3
2.8
12.07
No. 4
4.6
12.32
No. 5
0.0
12.54
No. 6
4.6
12.45
No. 7
4.3
12.50
No. 8
3.0
12.69
No. 9
3.6
12.22
No. 10
2.6
12.10
No. 11
3.8
12.18
MLH
0
Na x
0.348
0.339
0.348
0.35
0.331
0.351
0.3504
0.3221
-0.38
0.3683
No. 6
c axis (Å) Co valence
19.684
-19.720
-19.569
-19.603
-19.751
3.42
19.714
3.37
19.739
3.41
19.820
3.40
--19.588
3.49
19.614
3.47
No. 7
No. 8
No.10
MLH
13.830
11.5
NQR frequency in BLH sample is sample dependent.
12.0
12.5
13.0
Frequency ( MHz )
13.5
Co-NQR Spectra in Various BLH Samples
We performed Co-NQR measurement
on 12 samples with different Tc.
( one is non-SC MLH sample )
Co-NQR spectra ( ±7/2 ↔±5/2)
Tc ~ 3 K
All samples are from Sakurai et al. at NIMS
sample No. T c (K)  Q (MHz)
No. 1
4.7
12.30
No. 2
4.6
12.30
No. 3
2.8
12.07
No. 4
4.6
12.32
No. 5
0.0
12.54
No. 6
4.6
12.45
No. 7
4.3
12.50
No. 8
3.0
12.69
No. 9
3.6
12.22
No. 10
2.6
12.10
No. 11
3.8
12.18
MLH
0
mono-layer hydrate
Na x
0.348
0.339
0.348
0.35
0.331
0.351
0.3504
0.3221
-0.38
0.3683
c axis (Å) Co valence
19.684
-19.720
-19.569
-19.603
-19.751
3.42
19.714
3.37
19.739
3.41
19.820
3.40
--19.588
3.49
19.614
3.47
NQR Intensity ( a.u. )
Basic sample properties.
Tc < 1.5 K
Tc ~ 4.3 K
Tc ~ 4.6 K
Tc ~ 2.6 K
MLH
13.830
11.5
NQR frequency in BLH sample is sample dependent.
12.0
12.5
13.0
Frequency ( MHz )
13.5
NQR frequency and magnetic fluctuations
Magnetic fluctuations are strong in the sample with high NQR frequency.
60
Magnetic
Order
1 / T1T ( sec-1K-1 )
45
STRONG
magnetic fluctuations
30
WEAK
magnetic fluctuations
15
NQR Intensity ( a.u. )
Tc ~ 3 K
Tc < 1.5 K
Tc ~ 4.3 K
Tc ~ 4.6 K
Tc ~ 2.6 K
MLH
0
1
10
T (K)
Sample dependence seems to be summarized
by using NQR frequency.
11.5
12.0
12.5
13.0
Frequency ( MHz )
13.5
M.F. in SC BLH
 1

 T1T

 1
  
 obs  T1T
Typical behavior in
Itinerant magnet



 MLH
M.F.
appearing
in BLH
M.F.
observed
in MLH
SC seems to appear at  =-1
QCP?
9
Tc seems to correlate with
magnetic fluctuations
a
T 
Magnetic Fluctuations in Magnetic Field
Nax(H3O)zCoO2 yH2O
30
-1
-1
1/T1T ( sec K )
14 T
13T
Co-NMR H // ab
14 T
13 T
10 T
9T
8T
7T
5T
5T
7T
8T
9T
10 T
13 T
14 T
10 T
20
1
10
a = 30,  = －1 K
red line
SC State
1/T1T deviates from
normal state temperature
dependence below Tc.
FL state (1/T1T = const.)
is not formed before
SC transition.
1/T1T continues to increase
when Tc is suppressed.
10
Normal State
T (K)
The system is approaching to quantum critical point.
Phase Diagram for BLH Compounds
8
Sample dependence is
summarized in a phase diagram
Nax(H3O)zCoO2 yH2O
Tc
TM
T (K)
6
Superconductivity emerges
at the edge of magnetic phase.
4
NQR frequency is the
tuning parameter.
2
0
weak
Superconductivity
Magnetism
Crystal distortion at Co site.
What is the physical meaning?
4.0
4.1
4.2
zz ( MHz )
Strength of magnetic fluctuations
4.3
STRONG
Related to the possible
scenario for the occurrence
of superconductivity
コバルトの超伝導における問題
BSCタイプの従来型超伝導なのか
銅酸化物、ルテニウム酸化物に見られる非従来型超伝導なのか？
非従来型超伝導である。
試料依存性をどう解決するか？
NQR周波数をパラメーターにした相図にまとめた。
超伝導の発現機構は？
・超伝導は磁気相の近傍で起こっている。
・磁気揺らぎとの密接な関係。
Relation between Vzz and magnetic correlations
H2O insert
CoO2layers
are distorted
Co- t2g orbitals split
t2g
a1g
e ’g
Increase of
Q
Splitting between
e’gand a1g is larger
H2O
40
No. 5
No. 4
No. 3
No. 1
MLH
-1
1 / T1T ( sec K )
30
BLH
BLH
BLH
BLH
D. J. Singh
PRB 61 (2000)13397
non-SC
TC= 4.6 K
TC= 2.8 K
TC= 4.7 K
e ’g
-1
e ’g
20
a1g
10
S.F. is
enhanced
0
1
10
a1
g
100
T (K)
S.F. related with e’gbands（6 holepockets）
is important for SC. and magnetic order.
Hole FS related with e’g
band becomes larger
Phase Diagram for BLH Compounds
Band calculation
ARPES measurements on NaxCoO2
H.-B. Yang, et al., PRL 95 (2005) 146401.
Shimojima et al. performed ARPES
measurements on superconducting
Nax(H3O)zCoO2・yH2O
(under preparation?)
eg’ FS is necessary to explain
strong magnetic fluctuations in
BLH compounds.
eg’ FS is not observed.
sample dependence?
surface effect?
コバルトの超伝導における問題
BSCタイプの従来型超伝導なのか
銅酸化物、ルテニウム酸化物に見られる非従来型超伝導なのか？
非従来型超伝導である。
試料依存性をどう解決するか？
NQR周波数をパラメーターにした相図にまとめた。
超伝導の発現機構は？
量子臨界点近傍の磁気揺らぎを媒介として起こる。
磁気揺らぎの起源となるフェルミ面が ARPES 実験との矛盾
Short Summary
8
Nax(H3O)zCoO2 yH2O
Tc
TM
NQR周波数を横軸にとって
Nax(H3O)zCoO2・yH2Oの相図を作成した。
T (K)
6
4
2
M
S
超伝導の発現に量子臨界揺らぎ
深く関わっている事を明らかにした。
0
4.0
4.1
4.2
4.3
zz ( MHz )
H.F.: CeRhIn5, CeCu2Si2
Nax(H2O)zCoO2・yH2Oの超伝導は
重い電子系超伝導体CeRhIn5、CeCu2Si2等
とよく似ている。
AF
SC
量子臨界点近傍の超伝導として
興味深い物理が隠れている。
Pressure
T. Mito et al.
PRL 85, 5420 (00)
First International Workshop on
the Physical Properties of Lamellar Cobaltates
会議の詳細
Sponsored by
Organizing Committee
Henri Alloul (Université Paris Sud, Orsay, France): Chairman
Hong Ding (Boston College, USA)
Kenji Ishida (Kyoto University, Japan)
Bernhardt Keimer (Max Planck Institute, Stuttgart, Germany)
Gabriel Kotliar (Rutgers, USA)
Masao Ogata (Tokyo University, Japan)
会議の目的
● 超伝導の発見を契機に注目が集まっているコバルト酸化物の研究を
している研究者を世界各地から集めて議論、意見交換を行う。
● 若手研究者の育成と各国の若手研究者同士の交流をはかるため、
研究室、研究所見学を行う。
プログラム
１６日（日）
午前・午後
NaxCoO2、x依存性等
夜
excursion
１７日（月）
午前・午後
Nax(H3O)zCoO2yH2Oの
超伝導
夜
ポスターセッション
１８日（火）
午前・午後
Na0.5CoO2の２段転移
１９日（水）
午前
NaxCoO2(x ＞ 0.7 )の磁性
午後
Round table、研究室見学
２０日（木）
午前
SOLEIL, CEA見学
会場の様子
参加者計７８人
１７日午後に口頭発表（１５分）
及び、ポスター発表を行う。
Webcast システム
●発表の様子を即座にインターネットで公開。
●後からほぼ全員の発表内容を復習できる。
Webcastのスクリーンショット
口頭発表中
http://www.i2cam.org/dmscast/
若手育成プログラム
Round Table
「各国の若手研究者が持つ悩み」
主にポスドク、学生を集めての談話会。
海外で研究することの良さ、問題点
などが話し合われた。
研究室、CEA、SOLEIL訪問
2006年の春に稼動し始めたシンクロトロン施設。
2.75 GeV、１２本のビームライン（現在）
まとめ
7/9 7/9
京都
移
動
7/15 7/16
移
動
ドレスデン
M2S-HTSC (7/9～7/14)
７月１１日（火）
ポスター発表
7/21
オルセー
7/22
移
動
京都
Workshop (7/16～7/20)
７月１７日（月）
口頭発表、及びポスター発表
基幹研究である量子凝縮相の一端であり世界的に注目を集めている
コバルト酸化物超伝導体についての研究結果を大規模な国際会議で発表することにより
「研究目標」を達成した。
世界中のコバルトの専門家が集う国際会議で口頭発表をすることにより、
「研究目標」及び、「教育目標」を達成。
研究室、研究施設見学を通して「教育目標」を達成。
21ＣＯＥの趣旨に適う海外出張であった。

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