モット転移近傍物質のスピン転移と格子異常

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10640336
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 浅井 吉蔵 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (00109795)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 義彦 電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (60293122) ; 鈴木 勝 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (20196869) ; 山田 修義 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (40017405) ; 近 桂一郎 早稲田大学, 理工学部, 教授 (40063656)
• Keywords: スピン転移 / スピンと格子の結合 / 電子輸送現象 / モット転移 / 強相関電子系 / 弾性異常

Research Abstract

モット転移近傍物質の諸物性にはスピン-電荷-格子の自由度の結合が重要な役割をはたす。本研究はこれら3者の相互作用を明らかにすることを目的として、モット転移近傍物質でスピン転移をおこす典型物質であるLaCoO_3とそれと同じくCo^<3+>のみを含むが層状の結晶構造をもつLaSrCoO_4等の物質を電子物性と格子の両面から調べている。本年度は単結晶LaCoO_3を用いて、NMRにより^<59>Coの核磁気緩和を測定した。緩和率(T^<-1>_1、T^<-1>_2)は共に熱活性型の温度変化を示し、その活性化エネルギーは約180Kであることを明らかになった。この活性化エネルギーの大きさは、磁化測定から見積もられた低スピン状態(S=0)と中間スピン状態(S=1)のエネルギーギャップに相当し、核磁気緩和率が中間スピン状態Coイオンの数に比例することが分かった。更に、T^<-1>_2の絶対値は電気4重極相互作用で分裂した各共鳴線により著しく異なることが明らかになり、その解析からT^<-1>_2が磁気的相互作用をする中間スピン状態Coイオンを通した^<59>Co原子核間の間接的な横緩和(反強磁性体のSuhl-Nakamura相互作用に類似)により支配されていることが分かった。以上の結果は我々が提唱している2段階スピンモデルを総合的に支持している。
LaSrCoO_4では、常磁性帯磁率と電子の輸送現象に顕著な異方性のあることが既に報告されているが、より詳しい知見を得るには、中性子散乱実験が可能なサイズの良質の単結晶の作製が最重要であると考え、赤外線集中加熱炉による単結晶作製を試みている。本年度は(1)原料多結晶試料の作製に共沈を用いる、(2)適当な成分の溶媒を用いる、等の工夫を重ねつつあるが、溶融帯の不安定性等のために未だ目的とするサイズの単結晶を得るにはいたっていない。

Research Products

• [Publications] Y.Kobayashi et al.: "NMR study of the spin-state-transitions in LaCoO_3"Physica B. in press. (2000)
• [Publications] W.R.Flavell et al.: "Electric Structure and Surface Reactivity of La_<1-x>Sr_xCoO_3"Faraday Dissuss.. 114(in press). (1999)