2023 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Correlation between Magnetism and Electrical Conductivity in Electro-oxidized Actinide Phthalocyanine Complexes
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21K14644
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
田端 千紘 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究職 (60783496)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ウラン化合物 / 5f電子磁性 / 層状化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ウランフタロシアニン錯体の一つである、層状のサンドイッチ構造をもつ4価ウランフタロシアニン錯体UPc2について、中性種とカチオン種の結晶構造決定、およびウランイオンが示す磁性について明らかにし、その成果がJournal of Molecular Structure誌に掲載された。上記の研究結果を受けて、層状構造を有するウラン化合物におけるウランイオンが示す磁性をさらに詳細に調べるために、ハニカム層状構造をとる新規ウラン化合物U2Pt6Ga15に注目した。この化合物は錯体であるUPc2カチオン種に比べ大きな伝導性を示す一方、U-U間距離が大きな層状構造を反映して、層間方向と層内方向で伝導性が大きく異なり異方的である点は類似している。磁性に関しても非常に異方性が強く、スピン軌道相互作用の大きなUの5f電子が結晶場効果によって強く結晶と結合している。単結晶試料を用いた中性子散乱実験の結果、低温で長周期の磁気秩序が起こっていることを明らかにした。併せて、共鳴X線散乱実験も実施し、5f電子スピンが結晶の積層方向に平行に配列していることを決定づけることに成功した。これらの結果を踏まえ得られた磁気散乱の回折パターンについて群論的手法を援用し解析することで、本物質の低温の磁気構造の決定に成功した。さらに、回折ピークの幅の解析から、この磁気秩序は結晶の積層欠陥の影響を強く受け、非常に異方的な相関長で特徴づけられることが明らかになった。この成果はPhysical Review B誌に掲載されたほか、関連化合物U2Pt6Al15についても特徴的な相関長をもつ磁気秩序の発現を明らかにした。
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