分子性磁性体の定量的理論

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04242207
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 高橋 實 東京大学, 物性研究所, 教授 (40029731)
• Keywords: 有機強磁性体 / 擬一次元強磁性体 / p-NPNN / ベーテ仮説 / ハルデン磁性体 / NENP / TMNIN

Research Abstract

(a)有機強磁性体p-NPNN
有機自由ラディカルp-nitrophenylnitronylnitroxide(C_<13>H_<16>N_3O_4)は別名p-NPNNと呼び四種類の相(α,β,βhandγ)があることが知られている。β相はこのうち最も安定で0.60Kで強磁性相転移を起こす。これは炭素、水素、窒素、酸素のような軽い元素だけでできている初めての強磁性体である。一方γ相は低温で準安定であるが、これらの相のなかで最も大きな正のワイス常数を持ち1.8K以上で一次元ハイゼンベルグ強磁性体の性質を示す。この相は0.65Kで相転移を起こす。この相はJ=4.3Kの擬一次元ハイゼンベルグ模型で記述できる。低温における磁気的性質を一次元強磁性ハイゼンベルグ模型のベーテ仮説解を使った平均場近似で解析した。鎖間相互作用は純粋に強磁性でもなければ純粋に反強磁性でもなく、J′=0.224K J″=-0.176Kを得た。この結果は山口兆(阪大理)達による分子軌道計算の結果と比較され、研究が進行している。
(b)ハルデン磁性体
S=1ハイゼンベルグ反強磁性鎖は二点相関関係が指数関数的に減衰するが、磁化した状態では代数的に減衰する。この様子を有限対角化の方法で調べた。我々の求めた磁化曲線および微分帯磁率^<9)>は実際の有機Haldane磁性体であるNENPやTMNINの強磁場での実験と大変良く一到した(Takeuchietal;J.Phys.Soc.Jpn.61,3262(1992))。NENPについては本年は重水素化した試料の中性子散乱実験(Phys.Rev.Lett.69,3571(1992))が発表され、高橋の求めた素励起スペクトル(Phys.Rev.Lett.62,2313(1989))と良く一到することが示された。実験との比較をより精密にするため、異方性のある場合の計算が必要になった。現在までに16個までの鎖の対角化ができていた。本年度は18個の対角化を行なった

Research Products

• [Publications] Y.Nakazawa: "Low-temperature magnetic properties of the ferromagnitic organic radical,p-nitrophenyl nitronyl nitroxide" Phys.Rev.B. 46. 8906-8914 (1992)
• [Publications] M.Takahashi: "Mean-field theory of quasi one-dimensional Heisenberg magnetic γ-phase p-NPNN" J.Phys.Soc.Jpn. 61. 3745-3751 (1992)
• [Publications] M.Takahashi: "Dynamics and statics of La_2CuO_4" The Physics and Chemistry of Oxide Superconductors. 429-431 (1992)
• [Publications] M.TAkahashi: "2D antiferromagnets by modified spin-wave theory" J.Magn.Magn.Mat.104-107. 845-846 (1992)
• [Publications] M.Takahashi: "Numerical calculations of S=1 Heisenberg antiferromagnetic chain" Computational approaches in Condensed Matter Physics. 152-156 (1992)
• [Publications] T.Sakai: "Haldane antiferromagnet in a magnetic field" Computational approaches in Condensed Matter Physics. 171-172 (1992)