2022 Fiscal Year Annual Research Report
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20K15019
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
気谷 卓 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (30771828)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | スピンフラストレーション / ハイパーカゴメ反強磁性体 / トポケミカル反応 / 熱測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，三角形が3次元的に頂点共有したハイパーカゴメ格子を有する反強磁性体の探索を目的として様々なアプローチで物質合成を試み，それによって得られた試料から新たな物性を創出しようとするものである。本年度は主にハイパーカゴメ反強磁性体ZnMgMn3O8の合成条件の最適化に取り組んだ。昨年度に合成した試料では、LiとZnの交換だけでなくMgも一部がZnと交換してしまっていることが分かったため、イオン交換反応の改良を試みた。まだ理想的な反応条件は見つけられていないが、比較的純良な試料では相転移温度が低下することが分かり、組成のズレが物性に大きく影響を与えることが分かってきた。この相転移の詳細を調べる目的で、ピストンシリンダー型の高圧熱容量測定セルの開発も並行して進めている。また、新たな物質探索の方針として、硫化物系の開拓を行った。スピネル系が酸化物と同じ構造をとる硫化物をもつように、その類似構造であるハイパーカゴメ格子系でも硫化物が得られないか合成を試みている。現在のところ、狙った組成を持つ試料の合成には成功していないが、それとは別に新たな化合物が形成されていることが分かり、単相化を試みている。
研究期間全体を通して、トポケミカル反応を用いてZn2Mn3O8、Co3V2O8およびZnMgMn3O8の3つの新規ハイパーカゴメ反強磁性体を創出し、これまで詳細が調べられていなかったハイパーカゴメ反強磁性体Zn2Co3TeO8も加えた4試料の物性を調べてきた。当初期待していた新奇な電気磁気応答は発見できなかったものの、いずれの物質も3次元構造をもつ反強磁性体であるにも関わらず、低温の熱容量が温度の2乗に比例することを明らかにし、ハイパーカゴメ格子をもつ反強磁性体では2次元的なマグノン分散が生じている可能性を示唆した。
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