2021 Fiscal Year Research-status Report
Study on new functional enhancement methods of itinerant ferromagnets in transition-metal pnictides
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20K05663
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
太田 寛人 同志社大学, 理工学部, 准教授 (60546985)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 遍歴強磁性 / 遷移金属ニクタイド / 局在磁気モーメント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①サブナノシート磁石の研究では、層状化合物であるEuCo2P2のNi置換系において観測されていた強磁性相と反強磁性相への転移をEuメスバウアー分光等を用いて詳しく調べ、強磁性-反強磁性転移がEuの価数転移で引き起こされていることを指摘した。引き続き、Euの4f磁気モーメントと（反）強磁性秩序状態にあるCo/Niの3d電子との相互作用について詳しく調べていく。
また、層状構造の物質として六方晶系のReMnCuP2の合成に成功し、電気伝導性を示すことおよびMnの3d電子が局在磁気モーメント的に振る舞うことを明らかにした。
②局在磁気モーメントの誘起の研究では、前年度にFeの局在磁気モーメントを観測したY2Fe3Ni9P7についてFeとNiのサイト占有状況をFeメスバウアー分光を用いて調べ、他の元素の組み合わせよりもサイト間の置き換わりが多く発生していることを明らかにした。低温で観測されたスピングラスはこのサイト間のランダム置換に起因することを指摘した。
Zr2Fe12P7型構造のリン化物の関連物質であるいくつかの物質の合成を試み、REMnCu4P3においてMnが局在磁気モーメントを有することを明らかにした。MnはY2Fe3Ni9P7におけるFeと同様のリンの５配位サイトを占有しており、これら遷移金属リン化物においてリンの４配位サイトよりも５配位サイトの方が占有する遷移金属のd電子が局在しやすい傾向にあることをしめしている。このことは第一原理計算でもサイト間の電子密度の分布の違いから理解でき、５配位サイトでは周りのリンとの化学結合が弱いことがd電子の局在性の高さの原因である。
新たにより基本的な構造であるFe2PやCo2P型構造の遷移金属リン化物について研究を開始し、新しい固溶系の合成に成功した。
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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
今年度は異動により研究環境が変化したため、前半では研究環境の立ち上げおよび整備を行った。研究環境の立ち上げは予定通り進んでおり、物質合成を中心とした研究も予定通り開始することに成功した。
①のEuCo2P2については今年度で研究成果としてまとめることができた。また関連物質であるREMnCuP2の研究も開始し、同じ層状構造同士で層間の局在磁気モーメントと層内の遍歴電子との相互作用の差を調べる土壌が整ってきた。サブナノシート磁石を有するLaCoPOなどの物質の研究も実験装置の準備ができたので、次年度に開始する予定である。
②については、これまで進めていたZr2Fe12P7型構造についてリンの５配位サイトにおける遷移金属のd電子の性質が徐々に明らかになってきた。また、Fe2PやCo2P型構造の遷移金属リン化物の研究も始めることができ、今年度はいくつかの新規固溶系の合成と磁性を含む物性測定も始めることができた。この構造はZr2Fe12P7型構造に通じる基本的な構造であり、共通して含まれる５配位サイトのd電子の性質について、より広範な研究を実施できるようになった。
これまでの成果についても徐々に論文として纏めってきており、次年度には公開される予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
①引き続きサブナノシート磁石について、層間の局在磁気モーメントとの磁気相互作用について調べる。グローブボックスの整備がすんだので、Laやアルカリ土類などの不安定な元素を用いたRECoPO、RECo2P2などの層状化合物に関する研究を開始する。これらの物質では強磁性層の磁化の向きが層間の希土類のモーメントにより反強磁性的に再配列させられるが、希土類磁気モーメント自体は強磁性-反強磁性転移とは無関係に特殊な秩序の温度変化を示す。この点について希土類の濃度を変えるなどの手法により相互作用や秩序の仕方について詳しく調べる。また、第一原理計算の結果と合わせて電子状態について明らかにする。HIPや高圧合成の装置を駆使し、新しい相の探索も進める。
②引き続き、遷移金属リン化物における遷移金属サイトのd電子の局在性について研究を進める。Zr2Fe12P7型の物質については、Zrサイトに遷移金属を導入することで、このサイトのd電子の局在性についても詳しく調べる。また、互いにホモロガス相の関係にある関連物質ではリンの平面３配位サイトが含まれる。このサイトについてもd電子の局在性について実験的にも第一原理計算によっても明らかにしていく。Fe2P型およびCo2P型構造の物質群においても５配位サイトが強磁性などの磁気秩序をどのように強化しているか実験、計算の両面から詳しく調べる。
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| Causes of Carryover |
実験計画上、必要な物品の購入は終了したので、残額を次年度に残した。
次年度では実験に必要な消耗品に充てる予定である。
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