有機磁性体のスピン構造とスピンダイナミックスの中性子散乱による研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08454099
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 富吉 昇一 愛媛大学, 工学部, 教授 (50005922)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小西 健介 愛媛大学, 理学部, 助手 (00263921) ; 東 長雄 愛媛大学, 理学部, 教授 (00093914)
• Keywords: 有機磁性体 / 中性子回折 / スピン構造 / TPV

Research Abstract

有機磁性体はスピン密度が低いので中性子回折による磁気反射強度が弱く、しかも分子中に水素原子を多く含んでいるので、水素による散乱中性子のバックグランドが非常に高く、スピン構造の研究は非常に難しい。そこでこの研究では、有機反射磁性体であるTriphenylverdazyl(TPV)中の水素を重水素で置換し、バックグランドを低くして中性子回折による磁気反射ピークを精度良く測定することを試みた。重水素置換したTPV(D)単結晶は24mgの重量があり、しかもかなり高品質の単結晶であった。重水素置換したTPV(D)のネ-ル温度は磁化測定を行った結果1.80Kであり、置換しないTPV(H)のネ-ル温度1.78Kと殆ど変わっていなかった。またX線回折により結晶構造を調べた結果、格子定数もほぼ同じで結晶構造の変化は認められなかった。
中性子回折実験を行った結果、以前の重水置換しないものに比較してバックグランドがかなり低くなっており、測定精度が向上したため、我々がこれまでに測定していた磁気反射ピーク(011)の他に、(013)、(033)、(022)の新たな磁気反射ピークを観測することに成功した。重水素置換した有機磁性体の中性子回折実験は、おそらくこれが世界で初めての試みであると思われるが、スピン構造の研究には重水素置換が非常に有効であることが実証された。
新しい磁気反射強度のデータが追加された結果、これまでの簡単なスピン構造のモデルは十分でないことが明らかになった。現在、分子中でのスピン分布の色々な可能性を検討しており、また、分子軌道法を用いた計算についても検討しており、解析が進行するにつれて反強磁性にオーダした有機磁性体のスピン分布についての新たな知見が得られるものと思われる。

Research Products

• [Publications] S.Tomiyoshi et al.: "Weak Ferromagnetism and Antiferromagnetic Ordering of 2p electrons in Organic Radical Compound 2,4,6-Triphenylverdazyl" Physical Review B. 49. 16031-16034 (1994)
• [Publications] S.Tomiyoshi et.al.: "Neutron Diffraction Study of the Spin Strncture of TPV" Physica B. 213-214. 932-934 (1995)