2010 Fiscal Year Annual Research Report
フラストレーションを持つ単分子磁石連結2次元ネットワークにおける磁気ダイナミクス
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22540351
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
齊藤 敏明 東邦大学, 理学部, 教授 (80170512)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加知 千裕 東邦大学, 理学部, 講師 (80453851)
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| Keywords | フラストレーション / スピンアイス / 単分子磁石 / 磁気緩和 / 2次元磁気ネットワーク / 物性実験 |
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| Research Abstract |
単分子磁石(SMM)ユニットをイオン錯体(M)で結合した層状2次元ネットワーク[Mn(saltmen)]_4[M(CN)_6]ClO_4・nH_2Oは面内で直交する二つの局所的磁気異方性容易軸を持つ。本研究では、MをCr,Mn,Fe,Coなどと変えてネットワークの磁気結合を様々に変化させ、どのような磁気的基底状態が得られるかを調べる。特に、強磁性的に連結したM=MnやFeでは、異方性と交換相互作用の間でフラストレーションが生じ、2次元版のスピンアイス状態が実現している可能性を追求する。
本年度は、M=Mn(S=1),Fe(S=1/2),Co(S=0);n=9～13を合成し、元素分析、熱分析、単結晶X線構造解析などから、化合物同定を行った。また、M=Mn,Fe,Coの基本的な磁性(磁化曲線、磁化や交流帯磁率の温度変化、周波数変化、直流磁場依存性)と比熱の測定を行い、緩和解析を行った。その結果、
1. M=Feの場合は、ワイス温度θ～+7.5K_。Cole-Cole型で、緩和時間は6桁近く増大し、2.6K付近で鋭いピーク。比熱は何の異常もない。
2. M=Mnの場合は、θ～+8.3K_。2Kまで磁気的なオーダーがない(また、比熱にも異常がない)。Davidson-Cole型の緩和、かつ、磁場下では単純なSMM集合体(M=Co)とは異なる緩和を見せた。
以上の事から、M=Mn,Fe系には一様な幾何学的フラストレーションが存在し、特にM=Mnの場合は、測定温度範囲内で秩序相は現れないが、スピン間には相関があり、これまで報告例が無い2次元スピンアイス的な状態になっていることが予想される。
この他、化学修飾(saltmen^<2->配位子へのMe置換基の導入)によって磁気的相互作用、および異方性が変わり、フラストレーションの制御が期待できることがわかった。
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