2015 Fiscal Year Annual Research Report
強磁場下における電子スピン緩和時間測定法の確立とスピンネマチック相の観測
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25400341
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
櫻井 敬博 神戸大学, 研究基盤センター, 助教 (60379477)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ESR / SQUID / Cu(C4H4N2)(NO3)2 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子スピン系においては、電子スピンのスピン－格子緩和時間T1はそのダイナミクスを記述する上で最も基本的かつ重要なパラメーターであるが、従来の手法ではその早さに追従できないためこれまでほとんど観測されてこなかった。本研究では、電子スピン共鳴（ESR）に伴う縦磁化と横磁化の変化の比がT1に比例することを利用してこれを評価するものである。縦磁化検出のESRには超伝導量子干渉素子磁束計を用いる。横磁化のESRの同時検出を可能にするため、ライトパイプの底部に180度反射用ミラーを、経路途中に90度反射用ミラーを取り付け電磁波を外部に取り出して検出する方法を検討した。90度反射用ミラーは中心孔によってライトパイプの一部も担うが、その中心孔の大きさが電磁波の透過、反射の相反する二つの因子に影響を及ぼす。中心孔の大きさを最適化しESR測定に成功した。問題点としては、入射電磁波の直接的な検出器側への回り込みのため、検出器での電磁波強度が見かけ上非常に高くなる点が挙げられる。このため実際のESRによる強度の変化を検出するためには検出側に高いダイナミックレンジが必要となる。今回の測定では比較的変化の大きな常磁性体を用いたため観測できたが、感度を向上させるためには入射側からの回り込みを極力抑えるよう工作精度を高め、更には途中の経路での反射を極力抑えるようなライトパイプ全体の最適化が必要であると考えられる。T1の評価に関しては、一次元反強磁性体であるCu(C4H4N2)(NO3)2について縦磁化と横磁化の強度の温度依存性に顕著な差異が観測された。更に、同物質に関して、磁化率が緩やかなピークを示す温度より低温では、縦磁化のESRにおいてのみ共鳴が正の側に出るという現象が生じた。これらの差異はT1由来によるものだけでなく、より複雑な緩和機構が存在することを示唆するものであると考えられる。
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[Journal Article] Frequency Extension to THz Range in High Pressure ESR System and Its Application to Shastry-Sutherland Model Compound SrCu2(BO3)22015
Author(s)
H. Ohta,, T. Sakurai, R. Matsui, K. Kawasaki, Y. Hirao, S. Okubo, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko, K. Kudo, and Y. Koike
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Journal Title
J. Phys. Chem. B
Volume: 119
Pages: 13755-13761
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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