Preparation of Copper Hydroxide Materials as Geometrically Frustrated Magnets and their Magnetic Behaviors under Electric Field

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05656
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
• Research Institution: Tokyo University of Marine Science and Technology (2021); Seikei University (2019-2020)
• Principal Investigator: Fujita Wataru 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (50292719)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 銅水酸化物 / 配位高分子錯体 / 磁気的性質 / 結晶構造 / 相転移 / 電場効果

Outline of Final Research Achievements

In this study, preparation, structural and magnetic determination of basic copper salts and some magnetic coordination polymers were carried out. Magnetic measurements of new four copper hydroxides with diamond chain magnetic networks revealed primarily antiferromagnetic interactions between the neighbouring copper ions and no antiferromagnetic ordering. It is found that one of these had a diamagnetic ground state. On the other hand, electric field effects of magnetic properties on basic copper formate and some layered copper chlorides using larger single crystals were carried out. No magnetic difference in the samples under 0 V and 250 V were observed.

Free Research Field

無機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

銅水酸化物という比較的マイナーな物質群を舞台として、新規物性現象の探索を行った。今回の大きな成果は、反磁性基底状態を有するダイヤモンド鎖磁性体を偶然発見できたことである。この成果はスピン液体状態と絡む新しい磁性現象を内在している可能性があり、今後、低温下構造解析、磁気構造など、さらなる調査研究が必要である。また、従来の無機磁性体と比較して、構造変調を受けやすい銅水酸化物に電圧印加し、磁気的性質を調べた点はこれまでの様々な研究とは一線を画すると考えている。小さな電力量により、磁性が大きく変わる物質が見つかれば、省エネ、素子の小型化などの観点からも有望であると考えている。