2017 Fiscal Year Annual Research Report
Novel spin state in Co akermanite
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15K05145
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
赤木 暢 大阪大学, 理学研究科, 特任助教(常勤) (60610904)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | マルチフェロイック / 強磁場 / 電子スピン共鳴 / 磁化 / 電気分極 / 電気磁気効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超格子構造を持つオケルマナイト物質Ca2CoSi2O7における異常磁化過程の解明を目的とし研究を進めた。
複雑な超格子構造を持たないオケルマナイト物質Sr2CoSi2O7とSr2CoGe2O7において、電磁気相関や磁気パラメーターの決定を目的とし、パルス強磁場電子スピン共鳴測定を行った。パルス強磁場を用い、各スピンが磁場方向にそろった強制強磁性状態での磁気励起エネルギーの磁場依存性を観察することで、どちらの物質でも交換相互作用など磁気パラメーターの大きさを正確に決定することができた。また、エレクトロマグノンと呼ばれる電磁波の電場成分による特別な磁気励起も観測された。特に、磁気異方性の小さいSr2CoGe2O7の飽和磁場以上の強磁場領域に観測されたエレクトロマグノンは、理論解析から単一サイトでのスピン四極子であることがわかった。スピン四極子励起については、偏光依存性を含め実験結果を理論的に説明することができ、電気磁気相関により発現していることも分かった。これは、電子スピン共鳴による初めてのスピン四極子励起の観測である。スピン多極子については、古くから理論的に研究が進められてきたが、本研究の成果がこれらの研究を大きく発展させることが期待できる。また、Sr2CoGe2O7におけるスピン四極子励起の観測をヒントに「Ca2CoSi2O7における異常磁化プラトー状態がスピンネマティック相なのではないか」というアイデアもあり、これらの成果はCa2CoSi2O7の研究の発展にも寄与している。
Ca2CoSi2O7におけるパルス強磁場電子スピン共鳴では、超格子構造を反映していると予想される多くの磁気励起モードが観測された。今後、理論解析からこれらのモードの理解を進めていく。
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