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磁性イオン液体におけるスピングラス状態の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K05619
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

古府 麻衣子  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J-PARCセンター, 研究副主幹 (70549568)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードスピングラス / 磁性イオン液体 / 中性子散乱 / 局所磁気励起 / 物性実験 / イオン液体 / 磁性
研究成果の概要

陰イオンに磁性原子を含む「磁性イオン液体」は、室温で液体状態をとり、冷却速度を調整することにより、結晶とガラスの2種類の状態をつくることができる。結晶状態では、反強磁性秩序、ガラス状態ではスピングラスが発現する。中性子非弾性散乱により、反強磁性秩序状態ではスピン波、スピングラス状態では局所的な低エネルギー磁気励起を観測した。この局所的な磁気励起は、スピングラス転移温度以下でボーズ因子でスケールされ、構造ガラスで見られる低エネルギー振動励起(ボゾンピーク)と共通点が多い。この磁気ボゾンピークとも言うべき磁気励起は、スピン配置やサイズの異なるスピンクラスターの素励起と考えられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

スピングラスは様々な物質群において発現し、その特異な緩和ダイナミクスが詳細に調べられてきた。一方、スピングラス固有の磁気励起は存在するかという基本的問いに対し、明確な解答は得られていない。結晶上で発現するスピングラスでは、隣接する秩序相由来のスピン波などが現れてしまうことが一因である。本研究では、構造ガラス上で発現するスピングラスに着目し、局所磁気励起が存在することを明らかにした。この局所磁気励起は、結晶状態のスピン波とは全く異なり、スピングラス状態に固有のものである。局所磁気励起を示唆する理論計算の報告もあり、今後スピングラス状態における素励起の理解が進むと期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Dynamics of Atomic Hydrogen in Palladium Probed by Neutron Spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Kofu Maiko、Yamamuro Osamu
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 号: 5 ページ: 051002-051002

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.051002

    • NAID

      210000158066

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two inherent crossovers of the diffusion process in glass-forming liquids2018

    • 著者名/発表者名
      Kofu Maiko、Faraone Antonio、Tyagi Madhusudan、Nagao Michihiro、Yamamuro Osamu
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 98 号: 4 ページ: 042601-042601

    • DOI

      10.1103/physreve.98.042601

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Neutron scattering studies on short- and long-range layer structures and related dynamics in imidazolium-based ionic liquids2018

    • 著者名/発表者名
      Nemoto Fumiya、Kofu Maiko、Nagao Michihiro、Ohishi Kazuki、Takata Shin-ichi、Suzuki Jun-ichi、Yamada Takeshi、Shibata Kaoru、Ueki Takeshi、Kitazawa Yuzo、Watanabe Masayoshi、Yamamuro Osamu
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 149 号: 5 ページ: 054502-054502

    • DOI

      10.1063/1.5037217

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 磁性イオン液体C4mimFeCl4の構造ガラス上で発現するスピングラス状態2019

    • 著者名/発表者名
      古府麻衣子、綿貫竜太、榊原俊郎、河村聖子、中島健次、上木岳士、阿久津和宏、山室修
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Neutron scattering study of a magnetic ionic liquid C4mimFeCl42019

    • 著者名/発表者名
      M. Kofu, R. Watanuki, T. Sakakibara, S. Ohira-Kawamura, K. Nakajima, T. Ueki, K. Akutsu, O. Yamamuro
    • 学会等名
      3rd J-PARC Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin glass on a structural glass of a magnetic ionic liquid2019

    • 著者名/発表者名
      Maiko Kofu, Ryuta Watanuki, Toshiro Sakakibara, Seiko Ohira-Kawamura, Kenji Nakajima, Takeshi Ueki, Kazuhiro Akutsu, Osamu Yamamuro
    • 学会等名
      The 3rd Asia-Oceania Conference on Neutron Scattering 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin glass dynamics in a structural glass of C4mimFeCl42019

    • 著者名/発表者名
      Maiko Kofu, Ryuta Watanuki, Toshiro Sakakibara, Seiko Ohira-Kawamura, Kenji Nakajima, Takeshi Ueki, Kazuhiro Akutsu, Osamu Yamamuro
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamics of atomic hydrogen in bulk and nanocrystalline palladium2018

    • 著者名/発表者名
      Maiko Kofu, Naoki Hashimoto, Hiroshi Akiba, Hirokazu Kobayashi,Hiroshi Kitagawa, Madhusudan Tyagi, Antonio Faraone, John Copley, Wiebke Lohstroh, Kazuki Iida, Mitsutaka Nakamura, Osamu Yamamuro
    • 学会等名
      QENS/WINS2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノ粒子パラジウム中の水素原子のダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      古府麻衣子、橋本直樹、秋葉宙、小林浩和、北川宏、飯田一樹、中村充孝、Madhusudan Tyagi、Antonio Faraone、John Copley、Wiebke Lohstroh、山室修
    • 学会等名
      日本中性子科学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 単分子磁石Zn-Ln-Zn三核錯体の中性子散乱研究2018

    • 著者名/発表者名
      古府麻衣子、梶原孝志、河村聖子、菊地龍弥、中島健次、松浦直人、柴田薫、長尾道弘、山室修
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 中性子散乱で観るイオン液体と分子液体のダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      古府 麻衣子
    • 学会等名
      日本物理学会領域6シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spatial scale dependence of structural relaxation in glass-forming liquids2017

    • 著者名/発表者名
      Maiko Kofu, Antonio Faraone, Madhusudan Tyagi, Michihiro Nagao, Osamu Yamamuro
    • 学会等名
      International Conference on Neutron Scattering
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 古府麻衣子researchmapウェブページ

    • URL

      https://researchmap.jp/kofu125/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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