2022 Fiscal Year Research-status Report
多形磁性体における相制御の機構解明と磁気応答機能の探索
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21K03441
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
香取 浩子 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10211707)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 磁性 / 多形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では化学組成が同じで結晶構造が異なる相が複数存在する磁性体を多形磁性体と呼ぶ。また、多形の定義を拡張し、化学圧力による相変化も多形の現象と見なす。このように拡張した多形磁性体で生じている相変化の機構を解明することにより、機能性材料としての新規多形磁性体の創製を目指す。
多形鉱物Al2SiO5と同じ化学組成の磁性体 A2BO5（A=Al,V,Cr,Fe,Ga、B=Si,Ge）では化学圧力による相変化が実現していることから、A2BO5 に対する研究は(1)多形磁性体における相制御の機構解明と新規多形磁性体の創製、(2)新規多形磁性体における磁気応答機能の探索、という点に学術的独自性・創造性がある。そこで本研究ではカイヤナイト構造、アンダルサイト構造、シリマナイト構造を取りうる A2BO5 を系統的に研究して相制御の機構を解明することにより新たな多形磁性体を創製し、巨大磁歪などの磁気応答機能を探索する。
昨年度に良質なカイヤナイト構造の Fe2GeO5 試料の合成に成功したため、今年度は磁気相関や磁気構造をより詳細に明らかにするために、純良試料を用いた比熱・中性子散乱実験等を行うことを計画した。しかし、X線回折実験では存在が確認出来なかった不純物が精密な物性測定ではその存在を表したため、研究を計画通りに進めることが出来なかった。さらに良質な試料の合成を試み、中性子散乱実験により、磁気構造及び相変化の機構の解明を目指す。
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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
今年度は良質なカイヤナイト構造の Fe2GeO5 の合成に苦戦したが、純良試料を得るための指針がほぼ明らかになったため、今後は中性子散乱実験により、詳細な磁気構造等を明らかにできることが期待される。
以上のことから、おおむね予定通りに研究が進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までに Fe2GO5 はカイヤナイト構造のみ合成に成功している。Fe2GO5 が多形物質とならない原因は、Feイオンのまわりの配位環境が関係していると予想している。この予測の妥当性を明らかにするために、引き続き、比熱、磁化測定を行う。また、磁気構造を明らかにするために中性子散乱実験やメスバウアー効果の実験を行う。
これまでの研究から、V2GeO5 の磁性については分子軌道モデル、(Cr,V)2GeO5 の磁性については double exchange モデルの導入により説明が可能と考えているが、これらのモデルの妥当性を示すために、さらに詳細な磁化・比熱測定を行う。
多形磁性体を示す(Al,Fe)2GeO5では２種類以上の構造が共存する試料も合成可能である。共存状態の試料は、準安定状態にあるために低磁場で容易に相変化できる「やわらかさ」を備えている可能性がある。そこで、共存領域の試料に対して磁気応答機能の評価を行う。
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| Causes of Carryover |
昨年度、試料合成が予定通りに進まなかったため、中性子散乱実験を行うことが出来なかった。そのため、次年度実施予定の中性子散乱実験に関わる費用（旅費、試料合成用消耗品）を繰り越すことになった。
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