2023 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of the spin nematic state via magnetization and magnetostriction measurements in strong pulsed magnetic field
Publicly Offered Research
| Project Area | Physical Properties of Quantum Liquid Crystals |
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| Project/Area Number |
22H04467
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
石川 孟 東京大学, 物性研究所, 助教 (70843192)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | スピン液晶 / パルス強磁場 / 単結晶育成 / 磁化測定 / 磁歪測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請では電子スピンの量子液晶状態であるスピンネマティックを研究対象とし、候補物質の単結晶試料の合成、パルス強磁場中の磁化測定、および、磁歪測定を組み合わせてその特徴を捉えることを目的とした。
30テスラ近傍の磁場領域でスピンネマティック状態を示す候補物質である二次元磁性体ボルボサイトCu3V2O7(OH)2・2H2Oの単結晶の育成に取り組んだ。磁化の異方性、磁歪の結晶軸方向依存性の測定に適した大型の単結晶を得ることに成功した。
パルス強磁場中での磁化測定の結果、磁性層に垂直な方向に磁場を印加した場合、磁化プラトーを示す30テスラの直前の磁場領域で、磁化が非線形な振る舞いを示すことを観測した。さらに、さまざまな形状の単結晶を用いて磁歪の測定を行い、磁化と磁歪の対応関係を明らかにした。一般的な磁性体では磁歪は磁化に対して、ある冪に従って変化することが報告されているが、30テスラ近傍では低磁場の冪の振る舞いから外れる変化を観測した。これは、強磁場中で低磁場とは異なるスピン相関が発達しているためであると考えられ、直接的な観測が困難であるスピンネマティック状態の解明にとって重要な実験結果が得られたといえる。
さらに、ハニカム格子に関連した特異な幾何学格子を持つ有機無機ハイブリッド磁性体の単結晶を育成し、パルス強磁場を用いて磁化飽和にいたる磁場領域までの磁性を調べた。特に、三次元ハニカム格子を有する物質においては、常磁性状態と磁気秩序状態の中間の温度領域に存在する新たな磁気相を発見した。この相は、スピン相関が発達しているが長距離秩序が存在しないという点でスピンネマティック状態との類似性がみられ、今後の研究に資する新物質を提示することができた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Breathing pyrochlore magnet CuGaCr4S8: Magnetic, thermodynamic, and dielectric properties2023
Author(s)
Masaki Gen, Hajime Ishikawa, Atsushi Miyake, Takeshi Yajima, Harald O. Jeschke, Hajime Sagayama, Akihiko Ikeda, Yasuhiro H. Matsuda, Koichi Kindo, Masashi Tokunaga, Yoshimitsu Kohama, Takashi Kurumaji, Yusuke Tokunaga, Taka-hisa Arima
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Journal Title
Physical Review Materials
Volume: 7
Pages: 104404
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Signatures of a magnetic superstructure phase induced by ultrahigh magnetic fields in a breathing pyrochlore antiferromagnet2023
Author(s)
Masaki Gen, Akihiko Ikeda, Kazushi Aoyama, Harald O Jeschke, Yuto Ishii, Hajime Ishikawa, Takeshi Yajima, Yoshihiko Okamoto, Xuguang Zhou, Daisuke Nakamura, Shojiro Takeyama, Koichi Kindo, Yasuhiro H Matsuda, Yoshimitsu Kohama
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences
Volume: 120
Pages: e2302756120
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Magnetic-field-induced valence change in Eu(Co1－xNix)2P2 up to 60 T2023
Author(s)
Raito Nakamura, Azumi Ishita, Jin Nakamura, Hiroto Ohta, Yuya Haraguchi, Hiroko Aruga Katori, Hajime Ishikawa, Akira Matsuo, Koichi Kindo, Minoru Nohara, Akihiko Ikeda
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 107
Pages: 235110
DOI
Peer Reviewed
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