2018 Fiscal Year Research-status Report
籠状構造による非調和格子振動とサイト選択的元素置換による新奇電子状態の微視的解明
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18K03544
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
與儀 護 琉球大学, 理学部, 准教授 (60404555)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 籠状化合物 / 核磁気共鳴 / J多重項 / サイト選択的元素置換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では結晶構造に籠状構造をとるRBe13（NaZn13型構造）とRRu2Zn18Sn2（CeCr2Al20型類似構造）に着目している。核磁気共鳴（NMR）を用いて、原子核周りの局所対称性や格子振動、4f 電子による物性への寄与を明らかにする事を目指している。
NaZn13型構造をとる化合物については、希土類元素としてLaとEuとるLaBe13とEuBe13についてNMR測定を行った。LaBe13については、共鳴スペクトルを解析した結果、Laサイトに僅かな電場勾配が存在することが明らかになった。これは結晶構造やLaサイトの局所対称性に基づく考察から得られる結果とは異なっている。これらの差異の原因を明らかにするため、今後更なる研究を進めていく。緩和時間を測定した結果、BeサイトとLaサイトで異なる温度依存性が観測された。LaBe13には磁性元素は入っていないため、スペクトルでも見られた電場勾配と関連している可能性が示唆される。
EuBe13については複雑な多数のピークを持つ共鳴スペクトルが単結晶試料において観測された。その原因は試料中に双晶が存在する可能性が考えられ、試料依存性について、今後検証を行う予定である。粉末試料を用いて緩和時間測定した結果、三価のEu状態を反映した近接したJ多重項による緩和が観測され、そのエネルギーギャップの大きさを評価することができた。
CeCr2Al20類似構造をとるLaRu2Zn18Sn2について、育成条件の異なる複数のバッチの試料について、SnサイトとLaサイトのNMRスペクトルを測定した。それぞれのサイトの局所対称性を考慮に入れたスペクトル解析を行った結果、3つあるZnサイトのうち、16cサイトに選択的にSnを置換する事が可能である事を見いだした。また、良質な試料を育成するための育成条件についても明らかにする事ができた。
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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
本年度はRBe13についてはLaBe13とEuBe13、RRu2Zn18Sn2についてはLaRu2Zn18Sn2についてNMR測定を行った。測定に関しては概ね順調に進んでいる。
RBe13に関して、LaBe13については前述のようにNMR測定はほぼ終了している。また、EuBe13についても詳細なスペクトルや緩和時間の測定を行っているが、試料依存性の検証が必要であると考えており、今後行う予定である。現状の研究成果について、日本物理学科において発表を行った。
RRu2Zn18Sn2に関しては、育成条件の異なる複数のバッチのLaRu2Zn18Sn2についてNMR測定を行った結果、良質な試料を育成する条件を見いだしている。この結果を基にPrを含む試料についても育成を進めており、今後NMR測定を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究結果を基に非磁性RBe13化合物の電子状態を明らかにするため、YやLuを含む化合物についてNMR測定を行う。また、EuBe13の試料依存性等について明らかにする。
RRu2Zn18Sn2については、Prを含む化合物についてSn核のNMR測定を行い、その微視的電子状態の解明を目指す。また、サイト選択的元素置換が可能な類似構造をとる化合物の合成について、研究協力者と議論を行っている。その新規化合物についてもNMR測定を行い、置換位置の検証や電子状態について調べていく予定である。
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| Causes of Carryover |
今年度のNMR測定において、当初予定していたよりも測定が順調に進み、寒剤（液体ヘリウム）の使用量が少なく済みました。また、次年度の研究対象試料を考慮に入れると今年度よりも測定時間が必要だと推測しています。これらを考慮し、今年度の予算を次年度の寒剤費に使用したいと考えた結果、「次年度使用額」が生じました。
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