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磁性サイトの秩序化による多彩なカゴメ弗化物の設計・合成及びスピン状態の系統的研究

研究課題

研究課題/領域番号 15J02000
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 無機化学
研究機関京都大学

研究代表者

後藤 真人  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードカゴメ格子 / スピンフラストレーション / 磁化プラトー / 多様な基底状態 / スピンフラストーション
研究実績の概要

当該年度も、前年度までに発見した8つのカゴメ反強磁性体A2BM3F12(A, B:アルカリ金属、M:Ti, V, Cr)の物性解明を目的に研究を行った。
まず、S = 1/2で量子揺らぎが大きいTi系の三つの化合物における系統的な研究から以下のことが明らかになった。Ti系の化合物は45K程度の反強磁性的相互作用が支配的であるが、1.3Kまで磁気秩序を示さない。一方で、カゴメ格子の歪みが小さくなるにつれて、低温での磁化率の大きさと磁気異方性が小さくなる。これらの結果は、カゴメ格子の歪みの減少に応じて基底状態が変化することを示唆している。
M = V, Cr系の化合物については、新たに作成したより純良な単結晶試料を用いて精密な結晶構造解析と磁化測定を行ったところ以下のことが明らかになった。
V系ではいずれもイジング的磁気異方性が高温から存在し、低温で反強磁性秩序を形成することを前年度に明らかにした。一方、カゴメ格子の骨格の歪みと低温での磁化の異方性が対応しないことが問題になっていた。今回の構造解析の結果、Cs2KV3F12の結晶構造の対称性は他の二つよりも低いことが判明した。これにより、低温での磁化の異方性が、カゴメ格子の骨格の歪みが最も小さいCs2KV3F12よりもCs2NaV3F12の方が小さい理由を説明することができた。また、カゴメ格子のスピンフラストレーションとイジング的磁気異方性及び小さなカゴメ格子の歪みの協奏により、多彩な磁場誘起相が出現することを明らかにした。さらに、Cr系の二つの化合物では、いずれもCr3+イオンが少し歪んだカゴメ格子を形成するが、空間群が異なることが明らかになった。
これらの系統的研究から得られた成果は、カゴメ格子反強磁性体におけるスピンフラストレーション効果に対する統一的な理解につながる。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Ising-like anisotropy stabilized 1/3 and 2/3 magnetization plateaux in V3+ kagome lattice antiferromagnets Cs2KV3F12, Cs2NaV3F12, and Rb2NaV3F122017

    • 著者名/発表者名
      Masato Goto, Hiroaki Ueda, Chishiro Michioka, Akira Matsuo, Koichi Kindo, Kento Sugawara, Shintaro Kobayashi, Naoyuki Katayama, Hiroshi Sawa, Kazuyoshi Yoshimura
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Various disordered ground states and 1/3 magnetization-plateau-like behaviors in the S = 1/2 Ti3+ kagome antiferromagnets Rb2NaTi3F12, Cs2NaTi3F12, and Cs2KTi3F122016

    • 著者名/発表者名
      Masato Goto, Hiroki Ueda, Chishiro Michioka, Akira Matsuo, Koichi Kindo, Kazuyoshi Yoshimura
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 94 号: 10 ページ: 1044321-10

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.104432

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] カゴメ格子反強磁性体A2BM3F12の合成と物性2017

    • 著者名/発表者名
      後藤真人、白上龍、植田浩明、道岡千城、吉村一良
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] S = 1カゴメ格子反強磁性体A2BV3F12 (A, B:アルカリ金属)における強磁場下までの磁気相図2016

    • 著者名/発表者名
      後藤真人、植田浩明、道岡千城、松尾晶、金道浩一、吉村一良
    • 学会等名
      粉体粉末冶金平成28年度秋季大会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2016-11-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] カゴメ格子反強磁性体A2BM3F12 (A, B:アルカリ金属、M :Ti, V, Cr) の磁気相図2016

    • 著者名/発表者名
      後藤真人、植田浩明、道岡千城、松尾晶、金道浩一、吉村一良
    • 学会等名
      日本物理学会第71回秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Novel Magnetic Phenomena in the three S = 1 V3+ Kagome Lattice Antiferromagnets A2BV3F12 (A, B : Alkali Metal)2016

    • 著者名/発表者名
      Masato Goto, Hiroki Ueda, Chishiro Michioka, Akira Matsuo, Koichi Kindo, Kazuyoshi Yoshimura
    • 学会等名
      HFM2016
    • 発表場所
      GIS NTU Convention Center, Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] S = 3/2カゴメ格子反強磁性体A2BCr3F12 (A, B:アルカリ金属) における単結晶を用いた磁性研究2016

    • 著者名/発表者名
      後藤真人、植田浩明、道岡千城、松尾晶、金道浩一、吉村一良
    • 学会等名
      粉体粉末冶金平成28年度春季大会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] S = 3/2カゴメ格子反強磁性体A2BCr3F12 (A, B:アルカリ金属) の単結晶の磁性2016

    • 著者名/発表者名
      後藤真人,植田浩明,道岡千城,松尾晶,金道浩一,吉村一良
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] S = 1カゴメ格子反強磁性体A2BV3F12(A, B:アルカリ金属)の単結晶における磁性研究2016

    • 著者名/発表者名
      後藤真人,植田浩明,道岡千城,松尾晶,金道浩一,吉村一良
    • 学会等名
      京都大学低温物質科学研究センター第14回研究交流会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2016-02-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] カゴメ格子反強磁性体A2BM3F12 (A, B:アルカリ金属、M :Ti, V)における強磁場下での磁気異常2015

    • 著者名/発表者名
      後藤真人,植田浩明,道岡千城,松尾晶,金道浩一,吉村一良
    • 学会等名
      粉体粉末冶金平成27年度秋季大会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2015-11-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Various Ground States and Magnetic Excited States in the S = 1/2 Kagome Antiferromagnets A2BTi3F12 (A, B: Alkali Metal)2015

    • 著者名/発表者名
      Masato Goto, Hiroaki Ueda, Chishiro Michioka, Akira Matsuo, Koichi Kindo, Kazuyoshi Yoshimura
    • 学会等名
      International Workshop on Itinerant-Electron Magnetism
    • 発表場所
      Kyoto University
    • 年月日
      2015-11-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel Magnetic Phenomena in S = 1/2 Kagome-Lattice Titanium Fluorides A2BTi3F12 (A, B : Alkali Metal)2015

    • 著者名/発表者名
      Masato Goto, Hiroaki Ueda, Chishiro Michioka, Akira Matsuo, Koichi Kindo, Kazuyoshi Yoshimura
    • 学会等名
      APMA2015
    • 発表場所
      Kyoto University
    • 年月日
      2015-09-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カゴメ格子反強磁性体A2BM3F12 (A, B:アルカリ金属、M :Ti, V) の単結晶の強磁場磁化過程2015

    • 著者名/発表者名
      後藤真人,植田浩明,道岡千城,松尾晶,金道浩一,吉村一良
    • 学会等名
      日本物理学会第70回秋季大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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