2023 Fiscal Year Annual Research Report
動的ヤーンテラー効果のd軌道自由度を用いた多重物性制御と量子ダイナミクス
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21H01026
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
木村 尚次郎 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (20379316)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 元裕 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (00212093)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 動的ヤーンテラー効果 / d軌道 / 強磁場 / 電気磁気効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
空間反転中心を持たない遷移金属錯体化合物[MnIII(taa)]において、二次の電気磁気効果によって発生する磁場中電場誘起磁化を精度良く観測するため、同軸型のピックアップコイルを自作し測定を行った。フィリングファクターを向上するため、試料サイズに合わせてコイルの内径を2.5mmとし、ノイズを消去するため、巻き法方向が逆向きの2つのコイルを同軸上に並べた。このコイル内の試料に交流電場を加えて発生する小さな交流磁化由来の信号の観測に成功した。観測された磁化は、外部電場と磁場にほぼ比例する二次の電気磁気効果から期待される通りの振る舞いをしめした。また、動的ヤーンテラー効果による分子ダイナミクスを調べるため、MnをGaイオンに置換することで高スピン状態から低スピン状態へのスピンクロスオーバーを抑制してヤーンテラー効果を低温まで保持できる[Mn0.5Ga0.5(taa)に関して、誘電率測定を行いヤーンテラー歪の再配向に由来する誘電緩和を観測した。誘電緩和の温度変化は、動的ヤーンテラー効果による分子擬回転が量子化されたエネルギー準位を持つことを示唆している。
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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
前年度までに行った[MnIII(taa)]の二次の電気磁気効果による磁場誘起電気分極の観測とその微視的なモデルに基づく理解および磁歪と磁気キャパシタンス効果の観測に続き、本年度は電場誘起磁化の精度をもった観測に成功するとともに、[MnIII(taa)]のMnIIIをGaIIIに置換することでスピンクロスオーバー転移を抑制して低温まで動的ヤーンテラー効果をもつ高スピン状態を保つ試料の誘電率測定によって、ヤーンテラー効果のダイナミクスを1.5ケルビンまでの広い温度領域で観測してヤーンテラー効果による分子の擬回転準位が量子化されていることを示唆する結果を得ている。以上の様に研究は概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
空間反転中心を持たない遷移金属錯体化合物[MnIII(taa)]において、二次の電気磁気効果によって発生する磁場誘起電気分極と磁場中電場誘起磁化に関し良好なデータがこれまでの実験によって得られたため、これを動的Jahn-Teller歪みが電場と磁場の両方と結合することを考慮した分子モデルに基づいて解析し、[MnIII(taa)]の電気磁気効果の発生機構を解明する。また、[MnIII(taa)]のMn3+を非磁性のGa3+に50%置換してスピン転移を阻害することで、動的ヤーンテラー効果を示す高スピン状態が最低温まで保持される[Mn0.5Ga0.5(taa)]について、誘電率測定を行って誘電緩和を測定し動的ヤーンテラー効果による分子擬回転準位と量子力学的ダイナミクスを調べる。これまでの測定から分子擬回転準位の量子化と擬回転への顕著な磁場効果を観測しており、この起源を明らかにする。加えて空間反転中心を持たない結晶点群TdまたはD2dに属する物質において、磁場誘起される磁気四極子により生じることが期待される電磁波の非相反線二色性を観測することを、[MnIII(taa)]より大き な結晶が得られるため光学測定に有利なオケルマナイト化合物の光変調弾性器を用いた光実験によって目指す。
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