2006 Fiscal Year Annual Research Report
ナノメートル領域に孤立した反強磁性三角スピン系の磁気状態の核磁気共鳴法による研究
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18540330
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
古川 裕次 北海道大学, 大学院理学研究院, 助手 (50280863)
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| Keywords | 分子磁性体 / スピンフラストレーション / 核磁気共鳴 |
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| Research Abstract |
15個のV^<4+>イオン(S=1/2)から構成されるV15クラスター(K_6[V_<15>As_6O_<42>H_2O]・8H_2O)は、低温では3つのV^<4+>イオン(S=1/2)より作られる理想的なS=1/2の三角格子系と考えられ、スピンフラストレーションの効果を調べるのに非常に適した系として注目されている。本研究では、この系の磁気状態とスピンフラストレーションの関わりを微視的に調べる目的で、^3He-^4He希釈冷凍機を用いて極低温領域で^1H核および^<51>V核のNMRの測定を行った。以下にその主な結果を記す。
1.100mK程度の極低温領域において、S=1/2のスピンを持つ^<51>V核の信号の検出に世界で初めて成功し、S=3/2の基底状態でのV15クラスターの内部磁気構造を微視的に明らかにするとともに、ほぼ二重に縮退したS=1/2状態での波動関数を直接V^<4+>イオンのスピン状態を観測することによって決定した。
2.プロトン核の核スピン格子緩和時間T_1の温度(T=0.03-4.2K)及び磁場(H=0.4-8T)依存性を測定した結果、S=3/2が基底状態となるH>2.8Tの磁場領域では、1/T_1は温度減少に伴い急激な減少を示しこと、及び、二重縮退したS=1/2が基底状態である低磁場(H<2.8T)では、1/T_1が極低温で温度によらずに一定の値を示すことを見出した。この結果は、二重縮退したS=1/2が基底状態にある磁場領域において、温度に依らない磁気揺らぎが存在することを示しており、スピンフラストレーションに起因する量子揺らぎである可能性が考えられる。
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