2018 Fiscal Year Research-status Report
化学圧力で相制御可能な多形磁性体の創製と磁気応答機能の探索
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18K03506
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
香取 浩子 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10211707)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 磁性 / 多型 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では化学組成が同じで結晶構造が異なる相が複数存在する磁性体を多形磁性体と呼ぶ。多形磁性体は、磁場による相制御が実現した場合、大きな磁気応答機能を持つことが期待される。本研究は、磁気応答機能が期待される多形磁性体は新たな機能性材料となりうるかという学術的問いに基づく。多形鉱物Al2SiO5と同じ化学組成の磁性体A2BO5の研究には (1)化学圧力で相制御可能な多形磁性体の創製、(2)結晶構造と磁性との相関の研究、(3)磁気応答機能の探索、という点に学術的独自性・創造性がある。そこで本研究ではA2BO5を系統的に合成して化学圧力で相制御可能な多形磁性体を創製し、基礎物性の評価により巨大磁歪などの磁気応答機能を探索することを目的とする。
当該年度はB=Geの場合に注目した。A2BO5は、カイヤナイト、アンダルサイト、シリマナイトの３種類の結晶構造をとる多型であるが、A2GeO5でははカイヤナイトとアンダルサイトの構造の磁性体しか得られていない。そこで、シリマナイト構造の磁性体の探索を行った。その結果、AとしてAl,Ga,Feをある混合比で合成した (Al,Ga,Fe)2GeO5においてシリマナイト構造をとる磁性体となることが明らかになり、また、シリマナイト構造となる物質が満たす構造パラメータの条件を明らかにすることができた。今後、この構造パラメータの条件を満たし、かつ磁性元素を含むさまざまなA2GeO5の合成を行い、シリマナイト構造のA2GeO5の磁性の特性を明らかにしたい。
これまで磁性体であるシリマナイト構造の（Al,Fe)GeO5の合成には成功していたが、その磁性がが全く明らかになっていなかった。純良な試料を用いて中性子散乱実験を行った結果、非整合の磁気構造であることが明らかになった。また、メスバウアー効果を用いた実験により、低温での磁気状態が明らかになった。
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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
シリマナイト構造の磁性体探索のために、A2GeO5について、Aが様々な元素の場合において精力的に試料合成を行った。当該年度は、(Al,Fe)2GeO5、(Ga,Fe)2GeO5、(Ga,Al,Fe)2GeO5、(Al,Ni)2GeO5、(Al,Cr)2GeO5、(Al,V)2GeO5、(Al,Co)2GeO5の合成を行った結果、シリマナイト構造となる物質が満たす構造パラメータの条件を明らかにすることができた。これを指針として、今後、シリマナイト構造の各種磁性体を合成することが可能となった。
（Al,Fe)GeO5の純良な試料が合成できたことにより、精密な中性子散乱実験を行うことができ、アンダルサイト構造の磁性体の磁気構造を明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
各種の磁性体試料の合成に成功したので、今後は、それらの物質の基礎物性測定を行って磁性を評価する。具体的に、結晶構造解析、磁化および交流帯磁率の測定を行う。
合成した磁性体試料に対して磁化曲線や磁歪の測定を行い、磁気応答機能の有無、及び磁気応答機能がある場合はその大きさを評価する。
多型磁性体を示す(Al,Fe)2GeO5では２種類以上の構造が共存する試料も合成可能である。共存状態の試料は、準安定状態にあるために低磁場で容易に相変化できる「やわらかさ」を備えている可能性がある。そこで、磁気応答機能の評価は共存領域の試料についても行う。
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| Causes of Carryover |
低温での磁化測定装置が年度末に不調となり、3月に入って液体ヘリウムを用いた実験が行えなかったため、当初予定していた寒剤代が計画通り使用できなかった。当該年度予定していた残りの実験を、次年度に行う。
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