2021 Fiscal Year Research-status Report
磁場中の中性子回折を利用したスピン間に働く交換相互作用の値の決定方法の確立
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18K03551
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
長谷 正司 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, グループリーダー (40281654)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 磁場中の中性子回折 / 磁場誘起磁気モーメント / スピン / 交換相互作用 / 常磁性状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究目標は、スピン間に働く交換相互作用の値を、汎用的に、簡便に、正確に決定する方法の確立である。現在、Ni2V2O7の研究を行っている。この物質では、TN1 = 6.7 KとTN2 = 5.7 Kで磁気転移が起こるが、磁気構造は分かっていない。2 Kでは8から30 Tの間で1/2量子磁化プラトー（一種の常磁性状態）が見られる。2種類のNi2+サイト（Ni1とNi2）が存在する。スピンの値は1である。3種類の短いNi-Ni対が存在し、それらの反強磁性交換相互作用をJ1, J2, J3.と表すことにする。交換相互作用の値については以下の3組の報告例があり、結論が出ていない。J1 = 33.5 K, J2 = 37.4 K, J3 = 470 K (モデル1)、J1 = 1.8 K, J2 = 6.0 K, J3 = 161 K (モデル2)、J1 = 9 K, J2 = 38 K, J3 = 17 K (モデル3)。
2021年度には追加実験を行えなかったので、既存データの解析を進めている。3つの交換相互作用の符号を確定させる（全て反強磁性でいいか？）ために、ゼロ磁場での磁気構造が必要である。近日中に伝搬ベクトルを確定させて、磁気構造を決める。10 Tでの中性子回折実験の結果を詳細に解析し、Ni1とNi2の磁場誘起磁気モーメントはそれぞれ、0.2と2.0 muBと評価した。交換相互作用のエネルギースケールも考慮し、モデル2が正しいと結論付けた。また、スピン・ネマティック相が現れると考えられている6から8 Tでの中性子回折実験の結果も見直した。この磁場領域で、磁気秩序の存在を示す磁気反射が見られたので、スピン・ネマティック相は無いと考えられる。
関連物質として、Tb3RuO7とNd3RuO7の磁気構造を決めた。これらの結晶構造は良く似ているが、磁気構造は大きく異なることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
Ni2V2O7の論文を2021年度に投稿できなかった。コロナ等の影響で、新たな中性子回折のビームタイムを確保できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
Ni2V2O7の結果を論文化する。
関連研究として、YbCo2の磁場誘起転移の研究を行う。他のRCo2（Rは磁性希土類元素）とは異なり、ゼロ磁場では1.8Kまでに磁気秩序が現れないので、YbCo2は近藤格子常磁性体だと考えられる。一方、磁場印加によって磁気転移が起こるので、磁場中では、遍歴電子メタ磁性体だと考えられる。このような二重性はf電子系では極めて珍しい。磁場印加によって磁気秩序が現れるかどうかを研究するために、中性子回折実験を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
（理由）コロナ禍のため、外国の施設へ行っての中性子回折実験が行えなかった。スイスPSIでの実験は、Tb3RuO7とNd3RuO7を送って、現地の共同研究者に行ってもらった。よって、外国旅費を使用しなかった。
（使用計画）2021年度に行えなかった外国の施設での中性子回折実験を行いたい。消耗品費150千円、外国旅費（1回）300千円、国内旅費（1回）90千円、その他（学会参加費、論文校閲）44千円。
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