2016 Fiscal Year Research-status Report
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15K05150
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
長谷 正司 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, グループリーダー (40281654)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 反強磁性交替鎖 / 量子相転移 / 混晶 / スピンギャップ / 中性子非弾性散乱 / 磁化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、スピン3/2反強磁性交替鎖物質RCrGeO5（RはYまたは希土類元素）の混晶を作製し、2つの交換相互作用の比（交替比）を系統的に変えることで、ボンド交替が強いダイマー状態（SD状態）と、ボンド交替が弱いダイマー状態（WD状態）という2つの異なる非磁性基底状態間の量子相転移が起こることを実験的に検証することである。SD状態とWD状態ともに、第1励起状態との間に有限のエネルギー差（スピンギャップ）が有る。
平成28年度の目標は、基底状態がWD状態である物質を選定することと、混晶の粉末試料を作製し、磁化測定を行うことであった。なお、R=Y, Smの場合、基底状態はSD状態であることは分かっている。
平成27年度までに行ってあった、R=Ho, Er, Ndの試料の中性子非弾性散乱測定の結果の解析を行った。R=Y, Ho, ErのCrの磁気励起は、定量的にほぼ同じであることと、R=Sm, NdのCrの磁気励起も同様に、定量的にほぼ同じであることが分かった。よって、以上の5種類の物質の基底状態はSD状態であることが分かった。反強磁性交替鎖内の隣接するCr-Cr距離は、R=Y, Ho, Erでは、ほぼ同じで、R=Sm, Ndでも、ほぼ同じである。このことは、磁気励起での類似性と合致する。空気中での固相反応法を用いて、様々なRの組み合わせについて、混晶の粉末試料を作製した。完全に単相である試料が得られなかった物質はあるが、全ての物質で、物性測定が可能な試料が得られた。SQUID磁束計を用いて、0.01Tの磁場中での磁化の温度依存性を測定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成27年度末時点で、おおむね順調に進展していた。平成28年度では、(28-1)中性子非弾性散乱測定、実験と理論の結果の比較と、(28-2)混晶の粉末試料作製と磁化測定を行う予定であった。
実験と解析は予定通りに進んでいる。しかしながら、基底状態がWD状態である物質はまだ見つかっていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
基底状態がWD状態である物質を見つける必要がある。残る4つの物質（R = Eu, Gd, Tb, Dy）について研究する。NdCrGeO5と同じ結晶構造を持つNdCrTiO5にも注目している。この物質の反強磁性転移温度は21Kと高いので、小さなスピンギャップ、すなわち、WD状態が期待される。2017年5月25日より、中性子非弾性散乱測定を行い、磁気励起を調べる。NdCrTiO5の基底状態がWD状態であれば、NdCrGeO5との混晶を作製し、量子相転移の研究を行う。その他の混晶試料の研究も引き続き行う。
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| Causes of Carryover |
GdCrGeO5の基底状態がWD状態である可能性は低いと判断し、中性子非弾性散乱測定用の試料作製に使う158GdのGd2O3の購入を行わなかった。人件費が予定よりもかからなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
人件費（週2回）1,184千円、国際会議の出張旅費と参加費450千円、国内旅費250千円、液体ヘリウム代180千円、消耗品費466千円に使用する予定である。
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