2023 Fiscal Year Annual Research Report
Magnetoelectric effect study of metallic compound with ferro toroidal state
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21K03447
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
本山 岳 島根大学, 学術研究院理工学系, 准教授 (20360050)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 明 兵庫県立大学, 理学研究科, 准教授 (10302639)
阿曽 尚文 琉球大学, 理学部, 教授 (40313118)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 電気磁気効果 / 強トロイダル秩序 / 非共型結晶 / 反スピン軌道相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々が発見したCe3TiBi5はノンシンモルフィックな対称性をもつ重い電子系反強磁性化合物であり，そのCeサイトに特徴がある。このためf電子を基にする奇パリティ多極子秩序が実現する環境が整っている。我々はこのCe3TiBi5の反強磁性相において奇パリティ多極子秩序に由来すると考えられる「電流に誘起され磁場には依存しない磁化」を観測した。しかしながら，同構造を持ち姉妹化合物であるCe3TiSb5では明確な電気磁気効果の観測に至らなかった。二つの化合物の常磁性相における磁化率は互いに類似した磁気異方性および温度依存性を示す。これは結晶場によるf電子の軌道が類似するためであると考えられる。その一方で磁気秩序状態における磁化率の温度依存性は大きな相違が見られ，磁気モーメント間の相互作用に顕著な差異が示唆される。Ce3TiSb5の反強磁性相における磁化率は，多くのCe化合物と同様に，磁化容易軸において転移温度以下で磁化率の減少が観測される。一方でCe3TiBi5の反強磁性状態では，磁化困難軸の磁化率に温度の降下に伴う減少が観測され，Ce3TiBi5の反強磁性状態では磁気モーメントの向きが異なると推測できる。
実現する磁気構造や電気磁気効果に果たす反スピン軌道相互作用やジャロシンスキー・守谷相互作用の役割について推測するため，この姉妹化合物であるCe3TiBi5およびCe3TiSb5の磁気的性質の比較を圧力下において行った。私たちは常圧でCe3TiBi5とは異なる温度依存性を示す反強磁性相のCe3TiSb5の磁化率が，圧力下でCe3TiBi5と類似性を持つことを発見した。この圧力による明確な類似性の発達の原因は，原子番号が小さく反スピン軌道相互作用の効果が小さいCe3TiSb5の秩序状態において圧力によって反スピン軌道相互作用が発達した結果であると提案している。
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[Presentation] 奇パリティ多極子候補物質Ce3TiSb5における磁化率の圧力変化2023
Author(s)
本山岳, 篠﨑真碩, 西郡至誠, 山口明, 阿曽尚文, 武藤哲也, 真砂全宏, 三好清貴, 山根悠, 藤原賢二, 住山昭彦, 上床美也
Organizer
日本物理学会２０２３年秋季大会
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