Magnetic properties of alpha-Mn under high pressure, Anomalous Hall effect and quantum critical phenomena
| Project/Area Number |
21H01042
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
小林 達生 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (80205468)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥13,780,000 (Direct Cost: ¥10,600,000、Indirect Cost: ¥3,180,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
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| Keywords | マンガン / 磁気秩序 / 高圧 / 相図 / 異常ホール効果 / 磁気ゆらぎ / 量子臨界現象 / Mn / 反強磁性秩序 / 高圧力 / 弱強磁性 / 磁気秩序状態 |
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| Outline of Research at the Start |
遍歴電子反強磁性体α-Mnは，特徴的な二段の磁気秩序相からなる圧力－温度相図を示す。圧力誘起磁気秩序相では，小さい自発磁化（約0.02μB/Mn）が発生しており，それに伴う大きな異常ホール効果を発見した。本研究では，中性子散乱実験およびNMRにより圧力誘起磁性相の秩序状態を明らかにし，異常ホール効果の機構を解明する。また，量子臨界点近傍で強磁性ゆらぎを示唆する電気抵抗が観測されており，比熱や磁化，NMRにより量子臨界現象の研究を行う。さらに，超高圧下で超伝導探索を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は「αMnの圧力－温度相図の解明」である。2022年度に常圧の反強磁性相における核磁気共鳴（NMR）を行い、1970年代に中性子散乱実験で提案されているスピン構造が間違っていることを発見した。αMnは結晶学的に4つのサイトI-IVから成るが、AFM相ではそれぞれ磁気的に1（I）、2（II）、4（III）、4（IV）に分裂することが明らかになった。（島根大学との共同研究）この試料を用いて中性子散乱実験を行ったが、NMRの結果とコンシステントなスピン構造モデルが不明であり、スピン構造の決定には至っていない。（原子力機構との共同研究）本年度、NMR信号の温度変化の実験から、10K以下で逐次転移が起きている結果が得られ、現在その詳細を実験中である。今後、これに対応した10K以上での中性子散乱実験を行うことによりスピン構造を解明する。
一方、高圧下で誘起される弱い強磁性（WFM）相での中性子散乱実験では、磁気秩序により単位胞は変化しないことが明らかになっており、4つのサイトから成るフェリ磁性と結論された。（論文投稿中）高圧下NMR測定により、4つのサイトそれぞれについて、磁気モーメントの大きさの圧力依存性が明らかになった。（千葉大との共同研究）WFM相が消失する臨界圧力近傍で、磁気モーメントの不連続な変化が観測され、一次転移であることが明らかになった。電気抵抗測定ではT^(5/3)に比例する磁気ゆらぎ効果が観測されており、弱い一次転移であると結論される。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(19 results)
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[Presentation] 反強磁性α-Mnのゼロ磁場NMRスペクトル測定2022
Author(s)
真砂全宏, 本山岳, 三好清貴, 西郡至誠, 藤原賢二, 秋葉和人, 荒木新吾, 小林達生, 金城克樹, 北川俊作, 石田憲二, 播磨尚朝
Organizer
日本物理学会2022年秋季大会
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