ウランカルコゲナイドにおける巨大磁気応答する電子状態の微視的研究

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26400341
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 酒井 宏典 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (80370401)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: ウランカルコゲナイド / 核磁気共鳴

Outline of Annual Research Achievements

ウランカルコゲナイドである二硫化ウランは常圧下で狭いギャップを持つ常磁性半導体であり、 外部磁場、圧力によって電気伝導率が極端に応答するが、起源は不明のままである。共有結合性の強いカルコゲン化合物に特有の強い p-f 混成効果によってもたらされた磁気異方性の大きな電子状態と強磁性磁気揺らぎが機構解明の鍵と考える。この二硫化ウランにおける巨大磁気抵抗効果の微視的起源を調べることを目的に、平成26年度においては、核磁気共鳴(NMR)敏感核であるS同位体を50%濃縮した二硫化ウランの単結晶を育成した。NMR 敏感 S 核は自然存在比が0.36%と低く、通常NMR研究が行われることは少ないが、NMRは微視的磁気情報を得ることが出来るため、本系の総合理解には不可欠と考える。極端な価格上昇のために、当初予算はほとんど同位体原料調達のみに用いた。この高価な同位体原料を用いた同位体濃縮のために、反応系となる石英管を通常よりも細いものに変更し、電気炉の温度勾配等の最適化に時間をかけた結果、濃縮度50%の数mm角オーダーのバルクの単結晶育成に成功できた。X線ラウエ回折法、電子線マイクロアナライザにより、二硫化ウラン単結晶であることを確認した。また、比較対象としてリン・硫化ウランについても、単結晶育成を行い、バルクの単結晶を得ることができた。今後、化学的組成・構造評価､電気抵抗率、比熱、磁化測定等を用いて試料評価を行った後、本格的に S 核 NMR 観測に取り掛かる。そのためのNMR プローブの調整も行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

NMRを行うためのNMR敏感S核を50%濃縮した二硫化ウラン単結晶育成に成功した。比較対象として、リン・硫化ウランについても単結晶を得ることが出来ている。

Strategy for Future Research Activity

Ｓ核NMRの測定を、NMR敏感S核50%濃縮二硫化ウラン単結晶を用いて開始する。また、リン・硫化ウランについても単結晶NMR測定を開始する。得られた成果については、学会等で発表を行い、原著論文として纏める。また、他のウランカルコゲナイド化合物についても、単結晶育成に着手する。