Ultrasonic Team (T. Yanagisawa, Hokkaido Univ,)    

Highlights

Oct 27, 2016
詳しくは<a href='http://sonicbangs.sci.hokudai.ac.jp/yanagisawa/Kaleidoscope/SOS_PRB2016.htm
'>こちら</a>
Mar. 18th 2016
米国物理学会誌(Physical Review B)に、SmOs4Sb12の静水圧力下高周波超音波測定に関する論文が掲載されました。詳しくはこちら
詳しくは<a href='http://sonicbangs.sci.hokudai.ac.jp/yanagisawa/Kaleidoscope/SOS_JPSJ2016-01.htm
'>こちら</a>
Mar. 18th 2016
日本物理学会誌(Journal of Physical Society of Japan)にSmOs4Sb12のパルス強磁場下弾性応答に関する論文が掲載されました。詳しくはこちら
詳しくは<a href='http://sonicbangs.sci.hokudai.ac.jp/yanagisawa/Kaleidoscope/URS_PRB2013-01.htm
'>こちら</a>
Nov. 26th 2013
米国物理学会誌(Physical Review B)にURu2Si2のパルス強磁場下弾性応答に関する論文が掲載されました。詳しくはこちら

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物理学2(水曜2限) コンテンツダウンロード

Oct 05, 2016

【注意】ファイルを開く際にパスワードを求められた場合は、
講義中にアナウンスしたパスワードを入力してください。

第1回目 2016年10月5日
レポート問題      Physics2_2016_report01.pdf(10/19〆切)
レポート解答編     Physics2_2016_solution01.pdf
スライド        Physics2_2016_slide01.pdf(*要パスワード)
小テスト        Physics2_2016_minitest01.pdf
初回ガイダンスプリント Physics2_2016_guide.pdf

第2回目 2016年10月19日
スライド        Physics2_2016_slide02.pdf(*要パスワード)
小テスト        Physics2_2016_minitest02.pdf

第3回目 2016年10月26日
講義ノート        Physics2_2016_note03.pdf
レポート問題      Physics2_2016_report02.pdf(11/2〆切)
レポート解答編     Physics2_2016_solution02.pdf
スライド        Physics2_2016_slide03.pdf(*要パスワード)
小テスト        Physics2_2016_minitest03.pdf

第4回目 2016年11月2日

講義ノート        Physics2_2016_note04.pdf
スライド        Physics2_2016_slide04.pdf(*要パスワード)

第5回目 2016年11月9日
スライド        Physics2_2016_slide05.pdf(*要パスワード)
レポート問題      Physics2_2016_report03.pdf(11/16〆切)
レポート解答編     Physics2_2016_solution03.pdf
レポート問題3-2(c)の解答例(講義中に口頭で説明)
「磁石が帯電していないとすれば、その中にはほぼ同数(アボガドロ数程度)の陽子と電子が存在するため、電気的に中性となっており、1/10^25以上の精度でクーロン力は打ち消し合っている。一方、磁気力はミクロな電子の内部自由度(スピン・軌道)に由来するため、不安定殻が存在すれば、それらは打ち消し合うことなく存在するから。」
小テスト        Physics2_2016_minitest05.pdf

第6回目 2016年11月16日
スライド        Physics2_2016_slide06.pdf(*要パスワード)
講義ノート        Physics2_2016_note06.pdf

第7回目 2016年11月30日
スライド        Physics2_2016_slide07.pdf(*要パスワード)
レポート問題      Physics2_2016_report04.pdf(12/7〆切)
※ ↑↑紙媒体配布版には誤植があります。失礼しました。
(誤:8つ、8方向 正:6つ、6方向)

レポート解答編     Physics2_2016_solution04.pdf

講義ノート        Physics2_2016_note07.pdf
小テスト        Physics2_2016_minitest07.pdf

第8回目 2016年12月7日
スライド        Physics2_2016_slide08.pdf(*要パスワード)
講義ノート        Physics2_2016_note08.pdf
小テスト        Physics2_2016_minitest08.pdf

第9回目 2016年12月14日
スライド        Physics2_2016_slide09.pdf(*要パスワード)
小テスト        Physics2_2016_minitest09.pdf

第10回目 2016年12月21日
スライド        Physics2_2016_slide10.pdf(*要パスワード)
レポート問題      Physics2_2016_report05.pdf(1/11〆切)
※ ↑↑紙媒体配布版には誤植があります。失礼しました。
(誤:「反」時計回り 正:時計回り)

レポート解答編     Physics2_2016_solution05.pdf
小テスト        Physics2_2016_minitest10.pdf

第11回目 2017年1月11日
スライド        Physics2_2016_slide11.pdf(*要パスワード)
小テスト        Physics2_2016_minitest11.pdf

第12回目 2017年1月18日
スライド        Physics2_2016_slide12.pdf(*要パスワード)
レポート問題      Physics2_2016_report06.pdf(1/25〆切)
※ ↑↑紙媒体配布版には誤植があります。
問6-1ヒント 誤:P=IR^2=1/2 mv^2  正:P=RI^2=-d/dt (1/2 mv^2)
問6-5問題設定 誤:C= 3.5 [mC]  正:C=3.5 [μC]
レポート解答編     Physics2_2016_solution06.pdf
※ ↑↑紙媒体配布版に計算ミスがありました。
問6-5 C= 3.5 [mC]とした場合と、C=3.5 [μC]とした場合のそれぞれの解を、上記PDFに更新しておきましたのでそちらを参照してください。
大変失礼しました!!

小テスト        Physics2_2016_minitest12.pdf

最終回(第13回目) 2017年1月25日
スライド        Physics2_2016_slide13.pdf(*要パスワード)


期末試験      Physics2_2016_finalexam.pdf

A New Technique for High Frequency
and High Pressure Ultrasonic Measurements

Aug 24, 2016

A new technique has been developed which has allowed high-frequency ultrasonic measurements up to 323 MHz under a pressure of ~1.3 GPa (~ten thousand atmospheres) at very low temperatures (down to 1.5 K) to be performed for the first time. Installing a coaxial cable into a high pressure cell is a significant challenge, since the coaxial tube could act as vent to relieve the pressure. To overcome this technical difficulty, the authors installed a pair of one-side covered ultra-thin semi-rigid coaxial cables with a diameter of 0.33 mm into a hybrid piston-cylinder cell. The ‘ultrasonic method’ is one of the essential tools for investigating the electronic state via the electron-phonon interaction, while ‘pressure’ is an important parameter that allows the electronic correlations to be ‘tuned’ by controlling the lattice parameter of the crystals. By merging these technologies, the authors’ experiments revealed the exotic behavior of the 4f electrons in the ground state of SmOs4Sb12, which transform from being delocalized at ambient pressure to being localized at high pressures with a crossover pressure of approximately 0.7 GPa. Such a traditional but “nonstandard” technique not only provides special insight into this extraordinary compound, but also represents a new milestone in the development of ultrasonic measurement methods in solid-state physics.

For more information please see our paper: S. Mombetsu et al., Phys. Rev. B 94 (2016) 085142.

(also available on arXiv:1608.01066 [cond-mat.str-el])

Watermelon Drop 2016

Jul 07, 2016
全学講義「物理学1」のアクティヴラーニングの一環として、
すいかの自由落下実験を行いました。

物理学1(水曜2限) コンテンツダウンロード

Apr 20, 2016

【注意】ファイルを開く際にパスワードを求められた場合は、
講義中にアナウンスしたパスワードを入力してください。

第1回目 2016年4月13日
レポート問題      Physics1_2016_01-1.pdf(4/20〆切)
レポート解答編     Physics1_2016_01-2.pdf
スライド        Physics1_2016_slide01.pdf(*要パスワード)
小テスト        Physics1_2016_minitest01.pdf
初回ガイダンスプリント Physics1_2016_01-0.pdf

(資料)昨年度期末テスト Physics1_2016_01-3.pdf

第2回目 2016年4月20日
レポート問題(修正版) Physics1_2016_02-1.pdf(4/27〆切)
レポート問題(正誤表) Physics1_2016_02-1_erratum.pdf
レポート解答編     Physics1_2016_02-2.pdf
スライド        Physics1_2016_slide02.pdf(*要パスワード)
小テスト        Physics1_2016_minitest01.pdf

(資料)「ベクトルの性質まとめ」Physics1_2016_01-0.pdf

第3回目 2016年4月27日
レポート問題      Physics1_2016_03-1.pdf(5/11〆切)
レポート解答編     Physics1_2016_03-2.pdf
スライド        N/A
小テスト        Physics1_2016_minitest03.pdf

第4回目 2016年5月11日
レポート問題      Physics1_2016_04-1.pdf(5/18〆切)
レポート解答編     Physics1_2016_04-2.pdf
スライド        Physics1_2016_slide04.pdf
小テスト        Physics1_2016_minitest04.pdf
第5回目 2016年5月18日
レポート問題      Physics1_2016_05-1.pdf(5/25〆切)
レポート解答編     Physics1_2016_05-2.pdf
スライド        Physics1_2016_slide05.pdf
小テスト        Physics1_2016_minitest05.pdf

第6回目 2016年5月25日
休講とします。(前回レポートの〆切は5月25日のまま変更ありません。)


第7回目 2016年6月1日
講義ノート      Physics1_2016_LectureNote06.pdf
レポート問題      Physics1_2016_06-1.pdf(6/8〆切)
レポート解答編     Physics1_2016_06-2.pdf
小テスト        Physics1_2016_minitest06.pdf

第8回目 2016年6月8日
講義ノート      Physics1_2016_LectureNote07.pdf
レポート問題      Physics1_2016_07-1.pdf(6/15〆切)
レポート解答編     Physics1_2016_07-2.pdf
小テスト        なし

第9回目 2016年6月15日
講義ノート      Physics1_2016_LectureNote08.pdf
レポート問題      Physics1_2016_08-1.pdf(6/22〆切)
レポート解答編     Physics1_2016_08-2.pdf
小テスト        Physics1_2016_minitest08.pdf

第10回目 2016年6月22日
レポート問題      なし
小テスト        Physics1_2016_minitest09.pdf

第11回目 2016年6月29日
レポート問題      Physics1_2016_10-1.pdf(7/6〆切)
レポート解答編     Physics1_2016_10-2.pdf
小テスト        Physics1_2016_minitest10.pdf

第12回目 2016年7月6日
レポート問題      Physics1_2016_11-1.pdf(7/13〆切)
レポート解答編     Physics1_2016_11-2.pdf
スイカ落としフライヤー        watamelondrop2016.pdf

第13回目 2016年7月13日

スライド        Physics1_2016_slide12.pdf(*要パスワード)
レポート問題      Physics1_2016_12-1.pdf(7/20〆切)
レポート解答編     Physics1_2016_12-2.pdf

第14回目 2016年7月20日

レポート問題      Physics1_2016_13-1.pdf(7/20〆切)
レポート解答編     Physics1_2016_13-2.pdf
小テスト        Physics1_2016_minitest13.pdf

第15回目 2016年8月3日

期末試験      Physics1_2016_finalexam.pdf

Publication List

Mar 31, 2016

Google Scholar: Tatsuya Yanagisawa (My citation)

: ReaD&Researcher map:0112973

Researcher ID (Thomson Scientific): B-3199-2008

Publications List (Updated: Feb 18th, 2016)

▶ 2017

'Observation of Low-Energy Einstein Phonon and Superconductivity in Single-Crystalline LaBe13'
Hiroyuki HIDAKA, Yusei SHIMIZU, Seigo YAMAZAKI, Naoyuki MIURA, Ryoma NAGATA, Chihiro TABATA, Shota MOMBETSU, Tatsuya YANAGISAWA, Hiroshi AMITSUKA
J. Phys. Soc. Jpn. 86 (2017) 023704.

▶ 2016

'Fermi-surface topologies and low-temperature phases of the filled skutterudite compounds CeOs4Sb12 and NdOs4Sb12'
Pei Chun Ho, John Singleton, Paul A. Goddard, Fedor F. Balakirev, Shalinee Chikara, Tatsuya Yanagisawa, M. Brian Maple, David B. Shrekenhamer, Xia Lee, and Avraham T. Thomas
Phys. Rev. B 94 (2016) 205140.

'Peculiar Magnetism of UAu2Si2'
Chihiro Tabata, Naoyuki Miura, Klára Uhlířová, Michal Vališka, Hiraku Saito, Hiroyuki Hidaka, Tatsuya Yanagisawa, Vladimír Sechovský, and Hiroshi Amitsuka
Phys. Rev. B 94 (2016) 214414.

'Study of Localized Character of 4f Electrons and Ultrasonic Dispersions in SmOs4Sb12 by High-Pressure High-Frequency Ultrasonic Measurements'
S. Mombetsu, T. Murazumi, H. Hidaka, T. Yanagisawa, H. Amitsuka, P.-C. Ho, and M. B. Maple
Phys. Rev. B 94 (2016) 084152.

'Crystalline Electric Field and Kondo Effect in SmOs4Sb12'
Shota Mombetsu, Tatsuya Yanagisawa, Hiroyuki Hidaka, Hiroshi Amitsuka, Shadi Yasin, Sergei Zherlitsyn, Jochen Wosnitza, Pei-Chun Ho, and M. Brian Maple
J. Phys. Soc. Jpn. 85 (2016) 043704.

'Synchrotron Radiation Mössbauer Spectroscopy Using 149Sm Nuclei'
Satoshi Tsutsui, Ryo Masuda, Yasuhiro Kobayashi, Yoshitaka Yoda, Kota Mizuuchi, Yusei Shimizu, Hiroyuki Hidaka, Tatsuya Yanagisawa, Hiroshi Amitsuka, Fumitoshi Iga, and Makoto Seto
J. Phys. Soc. Jpn. 85 (2016) 083704.

'High Magnetic Field Study of Elastic Constants of the Cage-structure Compound SmBe13'
S. Mombetsu, T. Murazumi, K. Hiura, S. Yamazaki, Y. Shimizu, H. Hidaka, T. Yanagisawa, H. Amitsuka, S. Yasin, S. Zherlitsyn and J. Wosnitza
J. Phys. Conf. Ser. 683 (2016) 012032.

'Magnetic anisotropy and thermodynamic anomaly in the superconducting mixed state of UBe13 probed by static dc magnetization measurements'
Yusei Shimizu, Yoshinori Haga, T. Yanagisawa, and Hiroshi Amitsuka
Phys. Rev. B 93 (2015) 024502.

▶ 2015

'Nonmagnetic ground state in the cubic compounds PrNi2Cd20 and PrPd2Cd20'
D. Yazici, T. Yanagisawa, B. D. White, and M. B. Maple
Phys. Rev. B 91 (2015) 115136.

'Pressure-Temperature Phase Diagram of CeAg'
Hiroyuki HIDAKA, Shinya OTANI, Hiraku SAITO, Kaori TATSUMI, Tatsuya Yanagisawa and Hiroshi AMITSUKA
J. Mag. Mag. Mater. 385 (2015) 428-432.

'Ultrasonic Investigation of Magnetic Ordering with Higher-Order Interactions in the Cage-Structured Compound U3Pd20Si6'
T. Yanagisawa, Kenta Hiura, Shota Mombetsu, Taro Murazumi, Hiroyuki Hidaka, Hiroshi Amitsuka, Naoyuki Tateiwa, and Yoshinori Haga
J. Phys. Conf. Ser. 592 (2015) 012095.

▶ 2014

'Muon spin rotation and relaxation in Pr1-xNdxOs4Sb12: magnetic and superconducting ground states'
D. E. MacLaughlin, P.-C. Ho, L. Shu, O. O. Bernal, S. Zhao, A. A. Dougraghi, T. Yanagisawa, M. B. Maple, and R. H. Fukuda
Phys. Rev. B 89 (2014) 144419.

'Muon spin rotation and relaxation in Pr1-xNdxOs4Sb12: paramagnetic states'
P.-C. Ho, D. E. MacLaughlin, L. Shu, O. O. Bernal, S. Zhao, A. A. Dougraghi, T. Yanagisawa, M. B. Maple, and R. H. Fukuda
Phys. Rev. B 89 (2014) 235111.

'Ultrasonic Study of the Hidden Order and Heavy-Fermion State in URu2Si2 with Hydrostatic Pressure, Rh-doping, and High-Magnetic Fields'
Tatsuya Yanagisawa
Philosophical Magazine 94 (2014) 3775-3788.

'X-ray backscattering study of crystal lattice distortion in hidden order of URu2Si2'
C. Tabata, T. Inami, S. Michimura, M. Yokoyama, H. Hidaka, T. Yanagisawa & H. Amitsuka
Philosophical Magazine 94 (2014) 3691-3701.

'Simultaneous Measurements of Elastic Constant and Resistivity near the Tc of Non-BCS-Type Superconductor PrOs4Sb12'
Shota Mombetsu, Taro Murazumi, Kenta Hiura, Hiroyuki Hidaka, Tatsuya Yanagisawa, Hiroshi Amitsuka, and M. Brian Maple
JPS Conf. Proc. 3 (2014) 015021.

'DC Magnetization Study on Heavy-Electron Superconductor UBe13'
Yusei Shimizu, Yoshinori Haga, Tatsuya Yanagisawa, Hiroshi Amitsuka, Dai Aoki, Jean-Pascal Brison, and Daniel Braithwaite
JPS Conf. Proc. 3 (2014) 015009.

'Polarized Light Microscopic Study of the Hidden Order Phase in URu2Si2'
Chihiro Tabata, Masashi Tokunaga, Makoto Yokoyama, Hiroyuki Hidaka, Tatsuya Yanagisawa and Hiroshi Amitsuka
JPS Conf. Proc. 3 (2014) 011062.

▶ 2013

'Hybridization-Driven Orthorhombic Lattice Instability in URu2Si2'
Tatsuya Yanagisawa, Shota Mombetsu, Hiroyuki Hidaka, Hiroshi Amitsuka, Mitsuhiro Akatsu, Shadi Yasin, Sergei Zherlitsyn, Jochen Wosnitza, Kevin Huang, Mark Janoschek, and M. Brian Maple
Phys. Rev. B 88 (2013) 195150.

'Gamma 3-type Lattice Instability and the Hidden Order of URu2Si2'
Tatsuya Yanagisawa, Shota Mombetsu, Hiroyuki Hidaka, Hiroshi Amitsuka, Mitsuhiro Akatsu, Shadi Yasin, Sergei Zherlitsyn, Jochen Wosnitza, Kevin Huang, and M. Brian Maple
J. Phys. Soc. Jpn. 82 (2013) 013601.   ▶ Highlights

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Crystalline Electric Field and Kondo Effect in SmOs4Sb12

Mar 18, 2016

近年、複数の4f電子を持つ希土類元素を含む金属間化合物において、電子間の強い相互作用により伝導電子の有効質量が増大する「重い電子状態」が発見され、その性質や発現機構が問題になっています。重い電子状態は、CeやYbの化合物についてはよく研究されており、理解が進んでいます。それに対し、PrやSm、Euなどを主体とした化合物については、実験的な傍証が少なく、理解が進んでいるとは言い難い状況です。一般に、原子番号が大きい希土類ほどフェルミエネルギーから深い位置に4f準位を持つため、伝導電子と4f電子間の混成(c-f混成)による重い電子状態を形成しにくいと考えられています。一方で、多数の配位子が希土類イオンを取り囲むカゴ状構造を持つ場合、混成する経路が多くなり、強いc-f混成効果が期待できます。実際に、PrやSmを含むカゴ状化合物において、風変わりな重い電子状態が発見されております。例えば、Smの重い電子系カゴ状化合物では、重い電子系Ce化合物にないような、磁場に鈍感な重い電子状態と磁気秩序が発見され、注目が集められています。さらに、カゴ状化合物では強いc-f混成効果だけではなく、結晶場の擬縮退による多極子自由度や、ゲスト希土類イオンの非調和振動(ラットリング)が生じ、それらが低温物性に大きな影響を及ぼすと考えられています。
本研究で取り上げる充填スクッテルダイトSmOs4Sb12は、比熱から見積もられる電子比熱係数が820 mJ mol-1 K-2と大きく、重い電子状態を形成していると考えられています。この電子比熱係数の値は8 Tの外部磁場中でもほとんど変化せず、磁場によって抑制されるCe化合物の重い電子状態とは対照的です。この磁場に鈍感な重い電子状態の発現機構としては、ラットリングに起因した局所電荷揺らぎや価数揺らぎを起源とするものが理論提案されています。また、本系はTC ~ 2.5 Kで弱い強磁性モーメントを伴った相転移を示します。この低温秩序相における強磁性については、遍歴強磁性の可能性と、多極子秩序に伴う寄生モーメントの可能性が指摘されており、争点となっています。
4f電子と伝導電子のかかわる複雑な多体量子系を理解するためには、4f電子系が低温で持ちうる多極子自由度を規定する結晶場基底状態についての情報が重要です。しかし、本系においては2つの結晶場模型が提案されており、未だ決着が付いておりません。また、本系の低温におけるc-f混成効果を4f電子の局在モーメントの応答から議論した例はなく、c-f混成の低温物性への影響は明らかになっていませんでした。そこで、本研究では、SmOs4Sb12の重い電子状態の形成にc-f混成効果とラットリングによる電荷揺らぎのどちらが本質的なのかを明らかにすることと、低温秩序相における多極子自由度の寄与を調べることを目的とし、局在電子系の四極子モーメントの応答や局所電荷揺らぎを観測できる、超音波測定をパルス磁場中、ならびに、静水圧力下で行ないました。
一般に、強いc-f混成がある場合、低温・低磁場では局在電子模型による結晶場準位の決定は困難です。そこで、本研究では、パルス強磁場を用いた超音波弾性定数測定により、c-f混成のエネルギースケールを越えた領域での弾性応答から結晶場基底状態の決定を試みました。本研究のパルス磁場中弾性定数測定では、4.2 Kにおいて弾性定数C44が10 T以下の低磁場で減少し、高磁場側で増大する振る舞いが観測されました。また、磁場印加に伴い弾性定数C11が増大する振る舞いが観測されました。これらの弾性応答には、結晶場基底状態の対称性に関する明瞭な選択則が現れており、Γ67四重項基底状態を強く示唆します。さらに、ゼロ磁場の弾性定数の温度変化から歪み-四極子結合定数を決定し、それを用いて弾性定数の磁場変化の定量的な計算を行ないました。この局在模型を用いた計算の示す変化量が、実験結果の弾性定数C44の10 T以上の変化量とほぼ一致したことから、少なくとも20 T以上での高磁場領域で局在性が回復していることが示唆されます。また、低磁場側での計算結果との不一致は、低温・低磁場では局在模型が適用できず、c-f混成が支配的であることを改めて裏付ける結果です。

Our ultrasound results obtained in pulsed magnetic fields show that the filled-skutterudite compound SmOs4Sb12 has the Γ67 quartet crystalline-electric-field ground state. This fact suggests that the multipolar degrees of freedom of the Γ67 quartet play an important role in the unusual physical properties of this material. On the other hand, the elastic response below ≈20 T cannot be explained using the localized 4 f-electron model, which does not take into account the Kondo effect or ferromagnetic ordering. The analysis result suggests the presence of a Kondo-like screened state at low magnetic fields and its suppression at high magnetic fields above 20 T even at low temperatures.

For more information please see our paper: S. Mombetsu et al., J. Phys. Soc. Jpn. 85 (2016) 043704.

(also available on arXiv:1603.09069 [cond-mat.str-el])

Hokudai Lunch Map (Test)

Jan 01, 2016