新型反強磁性を有する希土類マンガナイト系新物質の極低温酸素分圧下での創製

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10875176
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 亀頭 直樹 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (20023153)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 裕久 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (10215832)
• Keywords: 希土類 / 新物質合成 / 反強磁性 / マンガナイト / 極低酸素分圧

Research Abstract

酸素八面体のサイトに、2価のマンガンと4価のチタンを含んだ希土類マンガナイト系の新物質を合成したところ、ネオジムなどで反強磁性を示すという予想外の実験結果が得られたことがきっかけで本萌芽的研究を行った。本研究では先ず相の合成実験を行なった。マンガンを2価の状態に保つことより高温合成下での雰囲気酸素分圧は極めて低く下げる必要がある。Aサイトの希土類を変えていくつかの新物質を得た。その結果希土類により3種類の相が存在することが分かった。斜方晶系、単斜晶系と六方晶の相である。すなわち希土類がランタンからネオジムまでは酸素八面体を骨格とした典型的なペロブスカイト構造をとる。希土類がサマリウム以降ではさらに歪んだペロブスカイト相になる。これらの詳しい構造については、粉末X線回折法を用いてリートベルト解析法によりしらべた。この結果、これらペロブスカイト相では酸素八面体の歪みが確かめられ、結合原子間の距離と角度が算出された。一方希土類の後半では酸素5配位の三角相互作用を有する構造のものが得られた。また磁性について詳しくしらべると、特定の希土類でのみ反強磁性がみられ、そのネール点は20K付近であり、磁場中冷却による差はなかったことより、酸素を介したマンガン間の遠い相互作用によるのか、これに4f電子が少し関与しているのか現在検討中である。何れにしても磁気的相互作用という点からするとスピングラスではないので、極めて珍しい系であると思われる。現在これらの結果をいくつかの学会に発表し、また投稿中および投稿予定の論文にまとめつつある。