| 研究課題/領域番号 |
19J14391
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 東京大学 (2020)
北海道大学 (2019) |
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研究代表者 |
石井 裕人 東京大学, 物性研究所, 特別研究員(PD)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | ブリージングカゴメ反強磁性体 / 幾何学的フラストレーション / 磁化プラトー / 超強磁場科学 / スピン液体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
三角形が頂点共有する二次元格子であるカゴメ格子を持つ反強磁性体では、三角形、少ない配位数という２つの幾何学的特徴によりフラストレーションの効果が顕著に現れる。私はその中でも、大きさの異なる2種類の三角形が交互に頂点共有するブリージング性という特徴を併せ持つブリージングカゴメ格子を持つ反強磁性体のモデル物質Li2Cr3SbO8を合成し、そこで実現する新規磁性を実験的に調べている。本研究では、その中で観測された興味深い磁性の全貌解明、ブリージング性の役割を明らかにすることを目指しLi2Cr3SbO8の単結晶の育成とさらなる物性測定、また系統的な研究の展開を目指し新たなモデル物質の開発を行う。
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| 研究実績の概要 |
本年度は、Li2Cr3SbO8に対し、一巻きコイルを用いて100テスラを超える磁場での磁化測定、磁歪測定、また電磁濃縮法を用いたさらに強磁場までの磁歪測定を行った。磁化測定は2.3Kで行い、これまでの4.2Kでの結果と比較すると1/3磁化プラトーの下部臨界磁場における磁化の増大がわずかに強調されることを確認した。これは温度を下げることで1/3磁化プラトーへの転移がより明瞭になることを意味している。磁歪測定からは、1/3磁化プラトーの転移磁場において磁歪にも異常があることが明らかとなり、スピン格子結合の存在が示唆される結果が得られた。そして、電磁濃縮法を用いた磁歪測定により1/3磁化プラトーの上部臨界磁場が215テスラ程度であることが明らかとなった。この磁化プラトーの幅はこれまでの研究でわかっている磁気相互作用の大きさなどと同程度のエネルギースケールであり、本系で実現している磁場誘起相の理解、また磁気モデルの完全解明に極めて重要な結果である。それらに加え、非破壊型パルスマグネットを用いて1/9磁化プラトーの温度依存性を調べ、1/9磁化プラトーが昇温と共に傾きを持っていき、ゼロ磁場の磁気転移温度4.3Kより遥かに高温である25Kまでその特徴を残すことを明らかにした。
以上の結果は、Li2Cr3SbO8においてフラストレーション、ブリージング異方性に加えてスピン格子結合を考慮する必要性、また温度磁場相図の一端を明らかにした結果であり、本系の磁性の考察への大きな足掛かりとなる。
L2Cr3SbO8の単結晶化、関連物質L2Mn3SbO8、Li2Fe3SbO8粉末試料の純良化と詳細な構造決定に関しては本年度に大きく進展させることはできなかった。それらは今後の課題として取り組み続けていく予定である。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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