| 研究実績の概要 |
本研究では化学組成が同じで結晶構造が異なる相が複数存在する磁性体を多形磁性体と呼ぶ。また、多形の定義を拡張し、化学圧力による相変化も多形の現象と見なす。このように拡張した多形磁性体で生じている相変化の機構を解明することにより、機能性材料としての新規多形磁性体の創製を目指した。
多形鉱物Al2SiO5と同じ化学組成の磁性体 A2BO5（A=Al,V,Cr,Fe,Ga、B=Si,Ge）では化学圧力による相変化が実現していることから、A2BO5 に対する研究は(1)多形磁性体における相制御の機構解明と新規多形磁性体の創製、(2)新規多形磁性体における磁気応答機能の探索、という点に学術的独自性・創造性があると考え、カイヤナイト構造、アンダルサイト構造、シリマナイト構造を取りうるA2BO5について系統的に研究を行った。
良質なカイヤナイト構造の Fe2GeO5(A=Fe, B=Ge) 試料の合成に成功した。不純物が存在しない Fe2GeO5 に対する、磁化、比熱測定により、19 K 付近で弱強磁性状態に転移することが分かった。また、V2GeO5(A=V, B=Ge) の磁性は分子軌道モデル、(Cr,V)2GeO5(A=CrとVの固溶, B=Ge) の磁性は double exchange モデルを用いることにより説明が可能であることを示した。
多形磁性体である AlxFe2-xGeO5(x=0.09, 0.15)(A=AlとFeの固溶, B=Ge) において、アンダルサイト構造における弱強磁性の発現が非整合磁気構造に由来していることを中性子散乱実験において明らかにした。また、磁化の温度変化の様子が最近注目を浴びているL型フェリ磁性に類似していることから、この物質がマルチフェロイックの性質を持つことが期待される。
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