2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of apparatus for measuring field-angle-resolved entropy and its application to frustrated magnetic materials
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18H01161
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
橘高 俊一郎 東京大学, 物性研究所, 助教 (80579805)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | フラストレート磁性体 / スピンアイス / エントロピー / 比熱 / 磁気熱量効果 / 磁場回転 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の第一の目的は、磁場回転に伴う磁気熱量効果を精密に測定し、エントロピーの磁場角度依存性を従来よりも高速かつ高分解能に測定できる手法・装置を確立することにある。準断熱環境下で磁場回転や磁場掃引に伴う磁気熱量効果を精密測定できる熱量計を初年度に開発し、第一の目的については既に達成できた。本研究の第二の目的として、開発した装置を様々なフラストレート磁性体の研究に応用し、固体凝縮相における新たな側面の開拓を目指している。本年度は、フラストレート磁性体Dy2Ti2O7と同じパイロクロア構造を持ち、低温で量子スピン液体状態を実現することが期待されるTb2Ti2O7とYb2Ti2O7の研究に取り組んだ。Tb2Ti2O7は、磁場角度分解比熱・エントロピー測定を実施し、さらにその磁気的性質を調べるために極低温磁化測定も行った。得られた実験結果は現在解析中である。Yb2Ti2O7についても極低温比熱測定を行ったところ、純良単結晶は0.2 K付近で強磁性転移を示すことが知られているが、今回用いた試料は明確な強磁性転移を示さないことが判明した。試料の純度が十分高くない可能性が考えられるため、急遽、共同研究者から新たな単結晶試料の提供を受け、強磁性転移を示す試料の選別を行った。複数個の試料で測定を行った結果、強磁性転移を示す試料が見つかり、本測定を開始する準備が整った。
昨年度に実施した擬カゴメ近藤格子CeRhSnの量子臨界現象の磁場角度変化の研究について、得られた成果を国際会議で発表し、会議参加者と議論を行った。他にも、開発した装置を多極子伝導系PrTi2Al20の強四極子秩序の研究に応用し（Journal of the Physical Society of Japan誌で結果を公表）、フラストレート磁性体以外の系にも本装置が有用であることを実証した。
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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
フラストレーションに起因した魏カゴメ近藤格子CeRhSnの研究成果をプレプリントサーバーで公開した。Yb2Ti2O7は強磁性転移を示す高純度試料が見つかり、磁場角度分解比熱測定を今後行える目途が立った。開発した装置は他の分野の研究にも役立っており、新たな研究分野への波及効果も生まれている。装置開発を含む、これまでの一連の研究成果が評価されて、2019年11月には第14回凝縮系科学賞を受賞した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も初年度に開発した磁場角度分解比熱・エントロピー測定装置を活用して、フラストレート磁性体の研究を推進する。特に、Yb2Ti2O7の比熱・エントロピーの磁場角度依存性を測定し、量子スピン液体状態の可能性を探究する。また、本装置をフラストレート磁性体以外の研究にも活用して、新たな研究分野を開拓する。例えば、反強四極子秩序の多重相が期待されるPrIr2Zn20の研究に応用して、エントロピーと比熱の磁場角度依存性から多極子ゆらぎが誘起する新奇量子相について新たな知見を得る。本研究は次年度が最終年度となるため、得られた結果を論文にまとめて公表する点にも力を入れる。特に、幾何学的フラストレーション効果に由来した量子臨界現象が期待される擬カゴメ近藤格子CeRhSnの研究成果は結果をまとめて国際学術誌に投稿したが、掲載許可を得るには至っていない。必要な修正を施して、本研究期間中に学術誌で公表する。
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Research Products
(15 results)
