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Orthorhombic Lattice Instability in URu2Si2
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Off-center Charge Distributions in Cage
and Related Symmetry, Strain and Electric Quadrupole

Jan 03, 2010


超音波は局所歪み場として試料中を伝搬し, 希土類ゲストイオンが有する二種類の電荷自由度と結合します。 1つ目は f 電子の軌道自由度に由来する電気四極子です。その応答はΓ3対称性の横波弾性定数 (C11-C12)/2 とΓ5 対称性のC44の温度変化に現れ,磁場中での四極子感受率の異方性として分光学的(スペクトロ スコピック)に解析できます。2つ目は, カゴの中で局所振動する希土類イオンと周囲の伝導電子との間に働く強い電子-フォノン相互作用により、カゴ中に非調和ポテンシャルが作り出された結果, ゲストサイトに生じる局所電荷分布です。上図の右側は対称化された歪みと電気四極子、左側は充填スクッテルダイト系と3−20−6クラスレート系の籠状構造とその籠の幾何学的構造から予想される局所(オフセンター)電荷分布を表しています。
ここで、非調和ポテンシャルの対称性を反映した局所電荷分布が縮退量子状態を持つ場合、オフセンタ位値に分布していたイオンの電荷分布が熱励起によってポテンシャル障壁を越え、準安定状態へと遷移する熱活性現象「オフセンターラットリング」を示す物質があります。それは然るべき温度で磁場に鈍感な超音波分散として観測されます。また極低温まで結晶の対称性を低下させる秩序が起こらず希土類サイトの 対称性が保持される場合、オフセンター量子状態の縮退を反映して温度に逆比例する弾性定数のソフト化が観測されます。 一方で、磁気秩序や多極子秩序に伴い局所電荷揺らぎの凍結が起こり、格子対称性の低下が引き起こされていると考えられる系も見つかっています。

もっと詳しく知りたい方は、重い電子系若手秋の学校’11テキスト「超音波からみた多極子・ラットリング」 をご覧下さい。
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