2022 Fiscal Year Annual Research Report
Study of high-pressure quantum phase of orthogonal dimer spin system by low-temperature 4 GPa class high-pressure ESR measurement
| Project/Area Number |
19K03746
|
|---|
| Research Institution | Kobe University |
|---|
Principal Investigator |
櫻井 敬博 神戸大学, 研究基盤センター, 助教 (60379477)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 直交ダイマー / プラケット相 / 高圧下ESR / 熱検出型ESR / 直接遷移 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
直交ダイマー系物質SrCu2(BO3)2は近年、圧力下で新奇な量子状態を実現している可能性が示唆され大変注目されている。Pc1 = 1.75 GPaでの、スピン2つで一重項となるダイマー相から、スピン4つで一重項となるプラケット相への相転移は、申請者の行った高圧下ESR含め、いくつかの実験により確定的であるが、プラケット相の詳細は完全には明らかになっていない。そこで本研究では、理論的に存在が予想される新たな磁気相が3 GPa程度で出現すると見積もられたことを考慮し、3 GPaを超える圧力が発生可能な透過型ESR用のピストンシリンダー型圧力セルの開発を行った。具体的には内径を従来の5 mmから3 mmにまで小さくすることで発生圧力の向上を試みた。しかし2.8 GPa程度の圧力でシリンダーに変形、セラミクス製内部部品の破損が見られ、新たな磁気相を観測するのに十分な圧力セルの開発には成功しなかった。
一方圧力下でのプラケット相は、直交ダイマーが並ぶ二次元平面内の磁気的な対称性を調べることでその詳細がより明らかになる可能性がある。そこで、プローブをコンパクトに出来る熱検出型ESRを圧力下の測定に拡張し、横磁場印加可能なスプリットペア型超伝導磁石と組み合わせて、圧力下においてESRの磁場角度依存性測定が可能な手法を開発した。そしていくつかの試料に対して圧力下での角度依存性ESR測定に成功した。更にSrCu2(BO3)2に関しては、常圧下においてワイヤグリッドを用いESRの直接遷移モードの偏光依存性測定を行った。その結果、本系の直接遷移は電磁波の磁場成分だけでなく、電場成分によっても励起可能であることが分かった。
|
