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2009 Fiscal Year Annual Research Report

極低温強磁場多周波ESRによる量子スピン及びフラストレーション系の研究

Research Project

Project/Area Number 20340089
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

萩原 政幸  Osaka University, 極限量子科学研究センター, 教授 (10221491)

Keywordsダイリューション冷凍機 / 極低温ESR / 擬一次元反強磁性体 / 量子スピン系 / フラストレーション系
Research Abstract

今年度はダイリューション冷凍機を利用した極低温電子スピン共鳴(ESR)装置に対して昨年度後半に改良を行って試料位置においておよそ100mKまでの極低温が達成できた装置を使って1K以下で長距離秩序を示す一次元ハイゼンベルグ反強磁性体NDMAP(化学式:Ni(C_5H_<14>N_2)_2N_3(PF_6))の極低温測定を行った。その結果、量子多体効果により出現するエネルギーギャップをゼーマン効果によりつぶした臨界磁場以上の磁場中、磁気秩序相での低エネルギー励起を詳細に調べることができた。これまで30mKで中性子散乱実験でしか測定されていなかった最低エネルギー励起を観測し、この磁気励起エネルギーが磁場と共に一度高くなった後、14テスラに向けて低くなる変わった振る舞いをすることを明らかにした。鎖方向における14テスラはこれまでに比熱でアノマリーが観測された磁場で、オーダーしているスピンの向きが変化する磁場になり、この磁気構造の変化に対応したものであると考えられる。この結果を磁性に関する国際会議(International Conference on Magnetism 2009, Karlsruhe, Germany)で発表した。この結果を装置開発関係の英文ジャーナルReview of Scientific Instrumentsに近々に投稿予定である。
これ以外におよそ60テスラまでのパルス磁場中でヘリウム3の減圧により0.6Kまでの極低温でESR測定ができる装置を開発した。幾何学的フラストレーション系のーつである三角格子反強磁性体NiGa_2S_4の1.3K以下のESR測定を行い、共鳴磁場がさらに低磁場側にシフトしていくことを観測した。

  • Research Products

    (8 results)

All 2010 2009 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Spiral-plane flop probed by ESR in the multifbrroic triangular-lattice antiferromagnet CuCrO_22010

    • Author(s)
      H.Yamaguchi, et al.
    • Journal Title

      Physical Review B 81

      Pages: 033104-1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-Field Magnetism of the Spin-Ladder Material Na_2Fe_2(C_2O_4)_3(H_2O)_22009

    • Author(s)
      H.Yamaguchi, et al.
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan 78

      Pages: 124701-1-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of an Ultra-Low Temperature Multi-Frequency ESR Apparatus2009

    • Author(s)
      M.Hagiwara, et al.
    • Journal Title

      Journal of Physics : Conference Series 150

      Pages: 012015-1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multi-frequency ESR in the Haldane magnet NDMAP below 1K2009

    • Author(s)
      T.Kashiwagi, et al.
    • Journal Title

      Journal of Physics : Conference Series 150

      Pages: 042083-1-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low temperature magnetism of the S=1/2 quasi one-dimensional Ising-like antiferromagnet BaCo_2V_2O_82009

    • Author(s)
      S.Kimura, et al.
    • Journal Title

      Journal of Physics : Conference Series 150

      Pages: 042090-1-4

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Multi-frequency ESR studies on a Haldane magnet in a field-induced phase atultra-low temperatures2009

    • Author(s)
      M.Hagiwara
    • Organizer
      The International Conference on Magnetism 2009
    • Place of Presentation
      Karlsruhe, Germany
    • Year and Date
      2009-08-30
  • [Presentation] Exotic phases in quantum and frustrated spin systems2009

    • Author(s)
      萩原政幸
    • Organizer
      Spin Waves 2009
    • Place of Presentation
      St. Petersburg, Russia
    • Year and Date
      2009-06-09
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.mag.cqst.osaka-u.ac.jp/index_j.html_

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Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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