2016 Fiscal Year Annual Research Report
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16H04018
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
田村 隆治 東京理科大学, 基礎工学部材料工学科, 教授 (50307708)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | スピンクラスター / 準結晶 / 近似結晶 / クラスター磁性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スピン正20面体はその特徴的な幾何学的性質に由来するフラストレート系として巨大磁気熱量効果をはじめ特異な物性の発現が期待されている。本研究は世界に先駆けて①結晶中の強磁性スピン正20面体の属性を解明すること、及び②その制御法を確立することを目的とし“クラスター磁性の”概念の創成を目指す研究である。
昨年度における研究はスピン正20面体多結晶の作製と単結晶構造解析による構造決定を目的とした。合金系としてAu-(Al,Ga,In,Si,Ge,Sn)-R(希土類)を選択し、以下の手順で試料作製を試みた。まず、所定の仕込み組成で高純度原料を秤量した後、アルゴン雰囲気下でアーク溶解を行った。その後各試料について構造均質化のための熱処理を施し単相化を図った。作製した試料について粉末X線解析測定及びSEM-EDS分析による評価を行ったところAu-(Al,Ga)-(La,Ce,Nd,Gd,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)の合金においてスピン正20面体単相が得られることが明らかとなった。これらの試料は広い単相領域を有し、格子定数の変化が見られることから、価電子濃度とスピン間距離を連続的に変化させた試料の作製に成功したといえる。また、Au-Al-Gd多結晶試料については液体窒素中で粉砕を行うことで大きさ0.1ｍｍ程度の単結晶粒を取り出すことに成功し、単結晶構造解析を行った。4軸X線回折計とCCDカメラを用いて回折像を修得し、構造解析を行った結果、原子座標、占有率、原子変異パラメータを高精度で決定することに成功した。今後、作製した試料について磁化測定・比熱測定を行い、発現する磁性を明らかとすることで、巨視的磁性とクラスターの微視的構造の関係を解明する計画である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度の目標はスピン正20面体多結晶の作製と単結晶構造解析による構造決定であったが、これまでにAu-(Al,Ga)-(La,Ce,Nd,Gd,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)という多種に渡るスピン正20面体多結晶試料の作製に成功し、うちAu-Al-Gd多結晶については構造決定にも成功している。作製した試料は幅広い組成域を持ち、磁性を変えうるパラメータである価電子濃度とスピン間距離を連続的に変化させることができることから、スピン正20面体の属性解明及び磁性の制御法の確立という研究目的の実現に十分に足る試料であるといえる。これらの進捗状況から研究は順調に進行していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度、多種にわたるスピン正20面体多結晶の作製に成功したため、今後はこれらの試料について発現する磁性を明らかとし、磁気構造の解明を行うことで、構造と巨視的磁性の関係を明らかとしていく。発現する磁性については直流・交流磁化測定、比熱測定、電気抵抗測定を行い多角的な情報を得ることで評価を行い、磁気構造については中性子回折実験を行うことで解明を目指す。中性子実験には単結晶試料を用い、ORNL・HFIRに設置された中性子4軸回折計で行う予定である。なお、Au-Al-Gd以外の試料についての単結晶構造解析については今後も継続を計画している。
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Research Products
(23 results)
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[Presentation] Synthesis of Au-Ga-Yb qusicrystal2016
Author(s)
Y. Tanaka, T. Seki, N. Shibata, T. Fujii, R. Tamura
Organizer
13th INTERNATIONAL CONFERENCE ON QUASICRYSTALS
Place of Presentation
Kathmandu (Nepal)
Year and Date
2016-09-18 – 2016-09-23
Int'l Joint Research
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