| 研究課題/領域番号 |
21H01042
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
小林 達生 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (80205468)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
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| キーワード | マンガン / 磁気秩序 / 高圧 / 異常ホール効果 / NMR / 中性子回折 / 相図 / 磁気ゆらぎ / 量子臨界現象 / Mn / 反強磁性秩序 / 高圧力 / 弱強磁性 / 磁気秩序状態 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
遍歴電子反強磁性体α-Mnは，特徴的な二段の磁気秩序相からなる圧力－温度相図を示す。圧力誘起磁気秩序相では，小さい自発磁化（約0.02μB/Mn）が発生しており，それに伴う大きな異常ホール効果を発見した。本研究では，中性子散乱実験およびNMRにより圧力誘起磁性相の秩序状態を明らかにし，異常ホール効果の機構を解明する。また，量子臨界点近傍で強磁性ゆらぎを示唆する電気抵抗が観測されており，比熱や磁化，NMRにより量子臨界現象の研究を行う。さらに，超高圧下で超伝導探索を行う。
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| 研究成果の概要 |
α-Mnの反強磁性（AFM）相でゼロ磁場NMRを行い，初めて解析可能なスペクトルの測定に成功した。その結果，AFM秩序によりサイトIIは2サイトに分裂し，サイトIIIとIVは4つに分裂することが明らかになった。これは，AFM相が従来知られているスピン構造より低対称であることを決定付けるものである。
高圧下弱い強磁性相で中性子回折実験を行い，スピン構造を決定した。決定された磁気構造から期待される自発磁化は観測された自発磁化の大きさと非常によく一致している。この磁気構造は強磁性と同じ対称性を有したフェリ磁性であり，ベリー位相に起因した異常ホール効果の発現を強く支持する。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
α-Mnの反強磁性相におけるNMRについては，50年前に指摘された中性子散乱実験との不一致を明確なものとする実験結果が得られた。この論文はJ.Phys.Soc.Jpn.のEditors’choiceに選ばれた。スピン構造の決定には至っていないが，単体元素磁性体でスピン構造が決定されていない物質はほかに例がなく，学術的に大きな意義がある。
高圧下における弱い強磁性相のスピン構造が強磁性と同じ対称性を有したフェリ磁性であることは，この相で現れる異常ホール効果の出現機構がベリー位相に起因していることを強く支持する結果であり学術的に重要な意義がある。
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