2017 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 – 2019-03-31
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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29年度の目標は、基底状態がWD状態である物質を見つけることと、混晶の粉末試料の磁化の結果を解析することである。なお、平成28年度までの研究で、R=Y, Sm, Ho, Er, Ndの場合、基底状態はSD状態であることは分かっている。
RCrGeO5系で、基底状態がWD状態である物質を見つけるのは難しいと判断し、同じ結晶構造を持つNdCrTiO5に注目した。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。中性子非弾性散乱測定を行った。スピンギャップは6.9meVで、NdCrGeO5の値（18meV）よりも小さかった。現在、磁気励起の結果を解析中である。
NdCrGeO5の磁気構造を決めた。Ndの磁気モーメントのみが秩序化する。一方、NdCrTiO5では、NdとCrの両方の磁気モーメントが秩序化する。NdCrGeO5の方がスピンギャップが大きいので、Crスピンがほぼ非磁性化していて、秩序化しないと結論付けられる。
混晶の粉末試料の磁化の温度依存性の結果について、解析を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
中性子非弾性散乱測定とRCrGeO5系の混晶の磁化測定は、ほぼ終了した。解析は進行中である。基底状態がWD状態である物質の候補（NdCrTiO5）はあるが、確定していない。
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| Strategy for Future Research Activity |
NdCrTiO5の基底状態がWD状態であるかどうかを調べる。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。
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| Causes of Carryover |
NdCrTiO5の中性子非弾性散乱の結果が終了していないため、基底状態がWD状態であると確定していない。平成30年度は、NdCrGeO5とNdCrTiO5の混晶を作製し、磁化測定を行うので、そのための研究費（主として、液体ヘリウム代）が必要である。
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