2018 Fiscal Year Research-status Report
Control of the magnetic structure for chiral rare-earth magnet by substitution
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18K03539
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大原 繁男 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60262953)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | キラル磁性 / 反対称スピン軌道相互作用 / 元素置換効果 / 磁気相互作用の制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
キラル磁性体RNi_3_X_9_（R:希土類元素、X=Al, Ga）の磁気相互作用の制御ついて研究を進めた。遷移金属元素NiをCoあるいはCuで置き換えることにより磁気相互作用が調節できることを希土類元素がDyおよびErの場合について検証し、これまでにわかっていたYbの場合と同様に可能であることを明らかとした。これらの成果については、日本物理学会をはじめ、いくつかの国際会議で発表を行った。
特にDyNi_3_Ga9_に_ついては、Co置換により大きく磁気秩序を抑制することが可能であることがわかった。複雑な磁気相はNiをCoで数十%置換することで、ひとつを除いて消失する。これにより、一つだけのキラル磁気状態を発現できていないかどうかの検証を進めている。YbNi_3_Al9_ではCu置換により磁気相互作用を大きくすることができるが、DyNi_3_Ga9_では、Cu置換は難しいこともわかってきた。この物質の磁気秩序における高温相の性質を顕在化させることが本研究の動機のひとつであることから、今後、結晶育成条件や置換する元素を変えるなど突破口を模索する。
また、置換する以前の状態について、YbNi_3_Al9_についてはFIB試料（マイクロメートルの大きさに加工した試料）を用いた輸送現象の特性を測定し、他のキラル磁性体との比較をおこなった。YbNi_3_Ga9_については圧力による磁気相互作用の制御を行い、高圧力下における磁気相図を構築した。DyNi_3_Ga9_については超音波測定を行い、詳細な磁気相図の構築と転移の次数、数多くの磁気相が存在する理由の解明を進めた。
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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
元素置換した試料の合成が進み、また、期待通りの磁気相互作用の変化が観測され、キラル磁性の元素置換による制御の研究は順調に進展している。また、置換前の電子状態の物性も進めることができた。当初計画では磁気相互作用を強調する効果についても研究を進める予定であったが、相互作用を強くする元素置換については十分な濃度をドープすることが難しいことがわかってきた。この点については計画どおりに進んでおらず、解決方法を模索する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
キラル結晶構造をもつDyNi_3_Ga9_について、元素置換効果の研究を推進する。特にCo置換について詳細な測定を行う。またCu置換を有効に行うために、育成条件の追求や共置換効果などの検証を進める。1年目の研究により、この物質については約50%までのCo置換が可能であり、複数あった磁気相がひとつに変えることができることがわかった。また、磁気秩序温度は10Kから3.3Kまで抑制するに至った。これは本研究の目的である元素置換による磁気相互作用の調整に至った実例となる。今後、反対称磁気相互作用がどのように変化しているかを明らかとし、キラル磁気構造の制御へとつなげていく。
そのために次年度は結晶育成条件を精査し、Co濃度の制御が適切におこなう。また磁気相図のCo濃度による変化を明らかとする。さらに、基底状態における反対称スピン軌道相互作用への置換効果を臨界磁場の測定を介して測定する。この観測結果を通して、希土類金属間化合物における対称および反対称磁気相互作用の制御に関する考察を行い、知見を得る。
磁気相互作用を強くするCu置換についても研究を行いたいが、置換することが難しいことがわかった。結晶育成条件の見直しや共置換することで導入できないかなど、これまで検討していない条件について研究を行う。
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| Causes of Carryover |
旅費として使用予定であったが、不足が生じたため、次年度使用額とした。総額の1%程度であり、問題ないと考えている。次年度予算に合算して旅費として用いる予定である。
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