2018 Fiscal Year Research-status Report
マルチフェロイック物質の磁化プラトーに対する不純部効果
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16K05420
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
黒江 晴彦 上智大学, 理工学部, 准教授 (40296885)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 反強磁性スピン鎖 / 不純物効果 / 磁化プラトー / 超強磁場物性 / ファラデー回転法 / パルス強磁場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は，連続固相反応法という独自の単結晶育成方法を確立し，歪んだ四面体磁性鎖を持つマルチフェロイック物質 Cu3Mo2O9 の強磁場物性や置換効果を研究している。
この方法で育成した単結晶試料は高品質で，磁性や誘電性の測定において良好な結果を得ている。特に，不純物置換試料を育成する際には，固相反応をベースとした方法であるため，仕込み量と結晶の組成が対応していることがメリットである。
しかしながら，結晶に直径数マイクロメートル～数十マイクロメートルの小さな穴が開くため，光学測定が困難なことが昨年度までの研究で分かっている。この小さな穴は高温・高圧下でアニール処理することでは除去しきれなかった。
一方，セルフフラックス法を用いて液相から育成した単結晶試料には，このような小さな穴は開いていない。今年度は，昨年度に引き続き，この方法を用いて育成した単結晶試料の，ファラデー回転法による超強磁場中の磁化測定を中心に研究を行った。東京大学物性研究所国際超強磁場研究施設の横型一巻きコイルを用いて， 168 T までの磁場を印加し，ファラデー回転法を用いて磁化過程を測定した。
今年度に観測された磁化過程は，Bonner-Fisher で予言されるような急激に上昇して飽和磁場に近づくものではなく，大枠は Brillouin 関数で示され，低温で磁化プラトーが生じる数十 T の領域に小さなディップが観測されるものであった。この様な変化をする磁化曲線が昨年度も観測されているのだが，残念ながら試料の冷却に問題があり，測定時には相転移温度以下に冷却されていなかったものと判断している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
以下の理由で，やや遅れていると判断します。
本研究には，不純物置換試料での強磁場物性が目標として含まれている。現在問題となっているのは，強磁場物性を行うために良質の単結晶が必要となるものの，そのような試料の結晶内には小さな穴が存在するために，光学測定を行う事ができないというジレンマである。このジレンマは「セルフ・フラックス法で不純物置換系の単結晶試料を育成する」ことによって解消されるが，セルフ・フラックス法での不純物置換系の育成は一般的に難しく，特に不純物置換系では，仕込み量と結晶内の組成の間には食い違いがあるのが一般的で，組成の同定には大変な手間がかかる。
我々が連続固相反応法で育成した試料を用いて研究した，不純物置換量による物性変化のデータは多数あるが，これがセルフ・フラックス法で育成した，フラックスも不純物として含まれる可能性のある試料に，どの程度参考になるかは，慎重に評価しなければならない。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は，以下の方針で研究を行う：1)上智大学にてセルフ・フラックス法で不純物置換系の単結晶試料を育成する。この際に必要な原料費に，本研究費を充当する。2)仕込み量と実際の組成の間の関係を調査する。この際に必要な液体ヘリウムに，本研究費を充当する。 3)東大物性研の共同利用制度を使い，不純物置換試料のファラデー回転測定による超強磁場測定を行う。
また，最終年度として，研究全体のまとめを行う。
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| Causes of Carryover |
私の研究室に所属する大学院生がいないので，外部機関での作業のための旅費が少なくなり，支出が減りました。今年度は上智大学での作業を行いますので，試料育成のための原料を買う費用に充当します。
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[Presentation] Magnetization Plateau in Cu3Mo2O9 above 100 T2019
Author(s)
H. Kuroe, H. Kuwahara, M. Hase, K. Oka, T. Ito, H. Eisaki, A. Ikeda, D. Nakamura, Y. H. Matsuda, and S. Takeyama
Organizer
The 16th International Conference on Megagauss Magnetic Field Generation and Related Topics (Poster nubmer B16)
Int'l Joint Research
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