Study of bond randomness effects on molecular-spin state in pyrochlore lattice magnets

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K05520
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: WATANABE Tadataka 日本大学, 理工学部, 教授 (70409051)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: フラストレーション / ボンドランダムネス効果 / パイロクロア格子 / スピネル酸化物 / パイロクロア弗化物 / 超音波測定 / スピン分子状態 / スピンヤーンテラー効果

Outline of Final Research Achievements

For the frustration arising in magnets, there are two types: one is the geometrical frustration arising from geometric constraint of crystal lattice, and another is the bond frustration arising from competition of different kinds of magnetic interactions. Pyrochlore-lattice magnets are known to be typical geometrically-frustrated magnets. In this research project, we studied effects of bond randomness on the magnetism of pyrochlore magnets such as spinel oxide ZnCr2O4 and pyrochlore fluoride NaCaCo2F7. In the study of element substitution effects and the ultrasound velocity measurements performed in this research project, we found that the introduction of bond randomness induces the competition between geometrical and bond frustrations.

Free Research Field

強相関物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究課題で行った研究は、幾何学的フラストレート磁性体にボンドランダムネスを導入することで幾何学的フラストレーションとボンドフラストレーションの競合が生じることを明らかにした。このような競合は、強い磁気揺らぎを生じさせる効果が期待できるため、幾何学的-ボンドフラストレーション競合系の磁性体においては多彩な新奇物性が発現することが期待される。本研究課題は、幾何学的-ボンドフラストレーション競合系というフラストレート磁性の新たな研究対象を提案するものである。