強いスピン・格子相関を持つ磁性体の異常ナノ物性

• 研究課題/領域番号: 17510089
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ構造科学
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 鄭 旭光 佐賀大学, 理工学部, 教授 (40236063)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円); 2006年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2005年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
• キーワード: 量子揺らぎ / 幾何学的フラストレーシ / 秩序と非秩序の共存 / 幾何学的フラストレーション

研究概要

1、強い格子・スピンの相関を持つCuOのナノ粒子を作製し、ナノサイズ化による磁性の変化を調べた。その結果、CuOナノ粒子において臨界温度(ネール温度)が激減するという新しい実験結果を得ており、ナノ磁性体の臨界温度が微減に止まるという今までの定見を覆した「Phys.Rev.B 72,014468 1-8(2005)」。
2、天然銅酸化物Cu_2(OH)_3Clにおいて強い格子・スピンの相関を見出し、更に幾何学的フラストレーションによって均一スピン系において長距離磁気秩序とスピン揺らぎが共存するという新奇磁性を発見した。幾何学的フラストレーションに関してはスピンアイスのような希土類物質系が発見され、強い関心を集めている。本研究によって新規のd電子量子スピン幾何学的フラストレーション系が発見された「Phys.Rev.Lett.95,057201(2005)等」。
更にこの幾何学的フラストレーション磁性がM_2(OH)_3X(M=磁性イオン、X=ハロゲンイオン)に広く存在していることを見出し、Co_2(OH)_3Clにおいてはゼロ磁場カゴメアイス相という新奇磁気相を発見した「Phys.Rev.Lett. 97,247204(2006)等」。この新しい幾何学的フラストレーション系を系統的に調べ、更に異なる磁性イオン及び置換等のスピン制御によって秩序とスピン揺らぎの共存がどのように変化するかの研究を通してこのクリーン物質系の新しい量子相の物理を解明できると期待されている。

研究成果

• [雑誌論文] Co-existence of long range order and spin fluctuation in a new geometric frustration series M_2(OH)_3Cl (2007)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng, M.Hagihala, T.Toriyi
  • 雑誌名: J. Magn. Magn. Mater. 310 ページ: 1288-1288
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Antiferromagnetism and geometric frustration in tetrahedral lattice hydroxyhalides M_2(OH)_3X (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Hagihara, X.G.Zheng, T.Toriyi, T.Kawae
  • 雑誌名: Journal of Physics, Condensed Matter. 19
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Synthesis and Application of Stable Copper Oxide Nanoparticle Suspensions for Nanoparticulate Film Fabrication (2007)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Kida, Takanori Oka, Masamitsu Nagano, Yoichi Ishiwata, Xu-Guang Zheng
  • 雑誌名: Journal of the American Ceramic Society 90 ページ: 107-110
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Co-existence of long range order and spin fluctuation in a new geometric frustration series M_2(OH)_3Cl (2007)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng, M.Hagihara,, T.Toriyi
  • 雑誌名: J. Magn. Magn. Mater. 310 ページ: 1288-1288
• [雑誌論文] Geometric frustration in a new material system M_2X(OH)_3 (2006)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng, K.Nishiyama
  • 雑誌名: Physica B 374-375 ページ: 156-159
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Effect of pressure on the magnetic phase transition in cupric oxide (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Ohashi, A.Tashiro, G.Oomi, E.Maeda, X.G.Zheng
  • 雑誌名: Physical Review B 73 ページ: 134421-134421
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Coexisting ferromagnetic order and disorder in a uniform system of hydroxyhalide Co_2(OH)_3Cl (2006)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng, T.Kawae, H.Yamada, K.Nishiyama, C.N.Xu
  • 雑誌名: Physical Review Letters 97 ページ: 247204-247204
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Unconventional magnetic transitions in the mineral clinoatacamite Cu_2Cl(OH)_3 (2005)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng, T.Kawae, Y.Kashitani, C.S.Li, H.Yamada, C.N.Xu, N.Tateiwa, K.Takeda, Ren Yang
  • 雑誌名: Physical Review B 71
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Coexistence of long-range order and spin fluctuation in geometrically frustrated clinoatacamite Cu_2Cl(OH)_3 (2005)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng, H.Kubozono, K.Nishiyama, W.Higemoto, T.Kawae, K.Koda, C.N.Xu
  • 雑誌名: Physical Review Letters 95
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Finite-size effect on Neel temperature in antiferromagnetic nanoparticles (2005)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng, C.N.Xu, K.Nishikubo, K.Nishiyama, W.Higemoto, W.J.Moon, E.Tanaka, E.S.Otabe
  • 雑誌名: Physical Review B 72
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Antiferromagnetic transitions in polymorphic minerals of the natural cuprates atacamite and botallackite Cu_2Cl(OH)_3 (2005)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng, T.Mori, K.Nishiyama, W.Higemoto, H.Yamada, K.Nishikubo, C.N.Xu
  • 雑誌名: Physical Review B 71
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Ordered magnetic state in PrFe_4Sb_<12> single crystals (2005)
  • 著者名/発表者名: N.P.Butch, W.M.Yuhasz, P.-C.Ho, J.R.Jeffries, N.A.Frederick, T.A.Sayles, X.G.Zheng, M.B.Maple, J.B.Betts, A.H.Lacerda, F.M.Woodward, J.M.Lynn, P.Rpgl, G.Giester
  • 雑誌名: Physical Review B 71 ページ: 214417-214417
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Electro-Mechano-Optical Conversions in Pr^<3+>-Doped BaTiO_3-CaTiO_3 Ceramics (2005)
  • 著者名/発表者名: X.S.Wang, C.N.Xu, H.Yamada, X.G.Zheng
  • 雑誌名: Advanced Materials 17 ページ: 1254-1258
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Coexistence of long-range order and spin fluctuation in geometrically frustrated clinoatacamite Cu_2CI(OH)_3 Physical (2005)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng et al.
  • 雑誌名: Review Letters (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Unconventional magnetic transitions in the mineral clinoatacamite (2005)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng et al.
  • 雑誌名: Physical Review B 71 ページ: 52409-52409
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Anti ferromagnetic transitions in polymorphous minerals of natural cuprates atacamite and botallackite Cu_2CI(OH)_3 (2005)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng et al.
  • 雑誌名: Physical Review B 71 ページ: 174404-174404
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Antiferromagnetic transinons in polymorphic minerals of the natural cuprates atacamite and botallackite Cu_2Cl(OH)_3 (2005)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng, T.Mori, K.Nishiyama, W.Higemoto, H.Yamada, K.Nishikubo, C.N.Xu
  • 雑誌名: Physical Review B 71
• [雑誌論文] Ordered magnetic state in PrFe_4Sb_<12> single crystals (2005)
  • 著者名/発表者名: N.P.Butch, W.M.Yuhasz, P.-C.Ho, J.R.Jeffries, N.A.Frederick, T.A.Sayles, X.G.Zheng, M.B.Maple, J.B.Betts, A.H.Lacerda, F.M.Woodward, J.M.Lynn, P.Rpgl, G.Gester
  • 雑誌名: Physical Review B 71 ページ: 214417-214417
• [雑誌論文] Dramatic suppression of antiferromagnetic coupling in nanoparticle CuO (2004)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng et al.
  • 雑誌名: Solid State Commun. 132 ページ: 493-496
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Antiferromagnetic transition in botallackite Cu_2CI(OH)_3 (2004)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng et al.
  • 雑誌名: Solid State Communications 131 ページ: 509-511
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Antiferromagnetic transition in atacamite Cu_2CI(OH)_3 (2004)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng et al.
  • 雑誌名: Solid State Communications 130 ページ: 107-109
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Fast suppression of anti ferromagnetism in Cu_<1-x>Li_xO (2004)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng et al.
  • 雑誌名: Physical Review B 69
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Lattice distortion and magnetolattice coupling in CuO (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Yamada, X.G.Zheng et al.
  • 雑誌名: Physical Review B 69
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Room temperature sensing of ozone by transparent p-type semiconductor CuAlO_2 (2004)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng et al.
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 85 ページ: 1728-1728
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Strong elasticoluminescence from monoclinic-structure SrAl_2O_4 (2004)
  • 著者名/発表者名: C.N.Xu et al., X.G.Zheng
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 84 ページ: 3040-3040
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effect of hole-doping in Li_xCu_<1-x>O (2003)
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng et al.
  • 雑誌名: Physical Review B 67
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Phase diagram of lithium-doped copper oxide Cu_<1-x>Li_xO (2003)
  • 著者名/発表者名: K.Saito, X.G.Zheng et al.
  • 雑誌名: Solid State Communications 125 ページ: 23-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Finite-size effect in antiferromagnetic nanoparticles,
  • 著者名/発表者名: X.G.Zheng et al.
  • 雑誌名: Physical Review B (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Ordered magnetic state in PrFe_4Sb_<12> single crystals
  • 著者名/発表者名: N.P.Butch et al., X.G.Zheng
  • 雑誌名: Physical Review B (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Electro-Mechano-Optical Conversions in Pr^<3+>-Doped BaTiO_3-CaTiO_3 Ceramics
  • 著者名/発表者名: X.S.Wang et al., X.G.Zheng
  • 雑誌名: Advanced Materials (in press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より