2021 Fiscal Year Annual Research Report
Universality and mechanism of magnetic boson peak in spin glasses
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21H01045
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
古府 麻衣子 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 J－PARCセンター, 研究副主幹 (70549568)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | スピングラス / 中性子散乱 / 局所磁気励起 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スピングラスは、ランダムネスとフラストレーションを有する広範囲の磁性体に遍在する。複雑な磁気緩和挙動や履歴現象について多数報告がある一方、磁気励起に関する知見はほとんど得られていない。本研究の目的は、スピングラス状態に固有の素励起は存在するのか？その起源は何か？を明らかにすることである。我々は以前、磁性イオン液体と呼ばれる新奇機能性液体の構造ガラス上でスピングラスが発現すること、また、そのスピングラス状態で局所磁気励起が存在することを明らかにした。局所磁気励起はボーズ因子でスケールされ、構造ガラスで普遍的に見られる局所振動励起(ボゾンピーク)と共通点が多いことから、「磁気ボゾンピーク」と呼んでいる。R3年度は、この磁気ボゾンピークの普遍性を検証するため、古典系スピングラスの代表物質である、結晶性の希薄磁性合金Cu1-xMnxとアモルファス酸化物FeO-Al2O3-SiO2について調べた。J-PARC物質・生命科学実験施設のAMATERAS分光器を用いて中性子非弾性散乱測定を行ったところ、これらの物質でも、磁気ボゾンピークが存在することが明らかになった。原子配列の規則性によらず、磁気ボゾンピークが共通して見られたことは非常に興味深い。
Cu1-xMnxはMn濃度(x)に応じて、スピングラス転移温度が大きく変化する。R4年度は、磁気励起スペクトルのMn濃度依存性を調べることにより、磁気ボゾンピークエネルギーとスピングラス転移温度の関係を明らかにする。
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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
R3年度は、当初予定していたCu1-xMnxのMn濃度依存性の測定について、予想よりも散乱強度が弱く、測定試料数を制限することになり、実施することができなかったものの、結晶性のCu1-xMnxと非晶質のFeO-Al2O3-SiO2で磁気ボゾンピークを観測することに成功したことから、「おおむね順調に進展している。」と判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
R4年度は、R3年度に実施できなかったCu1-xMnxの磁気ボゾンピークのMn濃度依存性を調べる。十分な散乱強度を得るため、試料を増量する。すでに追加の試料合成に着手しており、実験までには試料準備が完了する見込みである。また、R3年度の実験により、Cu1-xMnxでは低い運動量遷移(Q)領域に磁気散乱が強く現れることがわかった。小角領域に検出器が配置された装置（J-PARCに設置されたHRC分光器）を用いて、低Q領域の測定を行う。低Q領域で音波（スピン波）のような磁気励起が観測されれば、センセーショナルな結果となる。また、磁場下での測定も今後進めていきたいと考えている。スピングラス物質に磁場を印加すると、複雑な履歴現象が現れたり、スピングラス転移温度が低下することが知られている。中性子散乱で検知できる微視的なスピンダイナミクスが磁場によってどのように変化するか調べたい。
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