| 研究課題/領域番号 |
21K03467
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
大原 繁男 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60262953)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | カイラル結晶 / カイラル磁性 / 反強磁性カイラルらせん磁気秩序 / 不斉合成 / キラル磁性 / キラル結晶 / キラル反強磁性らせん秩序 / 融剤法 / キラル磁性体 / ハニカム磁性体 / 希土類金属間化合物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
結晶キラリティをもつ希土類金属磁性体を研究対象とし、第一に融剤法において左右性を制御した結晶合成手法を開発する。第二に反強磁性的に結合したキラルらせん磁性体の物性研究を行う。希土類金属間化合物におけるキラルらせん磁性体においては、スピン分裂したフェルミ面の自由電子を介して反対称な磁気相互作用が働くと考えられる。この研究は、反対称スピン軌道相互作用が伝導電子を介してどのように磁気相互作用に現れるか、その学理解明をめざすものである。
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| 研究実績の概要 |
GdNi3Ga9の良質なカイラル結晶の合成に至り，円偏光共鳴X線回折により，その磁気構造を明らかとした．GdNi3Ga9の磁気構造は反強磁性磁気秩序を基本としながら，結晶カイラリティを反映して，長周期のカイラル螺旋磁性となっていることがわかった．これはこれまでにあまり報告のない例である．左右円偏光を用い，磁気構造も左右性を持つことも明確となった．また，NiをCoに元素置換することで，磁気秩序温度を抑制，磁気構造を制御できることがわかった．対称および反対称磁気相互作用のバランスが変化していると考えられることから，詳細な研究を進めて，その根本原理を解明したい．
SmNi3Ga9について，良質な結晶育成条件の探査を進め，課題となっていた磁化曲線の異常は磁性体及び超伝導体の不純物によることが判明した．超伝導体については微細な状態となったGaが疑われる．一連の同じ物質系の試料にも同様に不純物が含まれていることが予想されるが微量であり，磁気モーメントの小さいサマリウムの化合物においてのみ，測定に影響がでていたと考えられる．これにより，SmNi3Ga9はイジング型の反強磁性体であることを明確にした．SmNi3Ga9では磁化容易軸が結晶カイラリティの特徴的な軸と一致しており，反対称磁気相互作用がはたらかない状況にある．
本研究の推進により，無機カイラル結晶の左右性制御は，良質な単結晶合成条件の追求を通してのみ可能と考えられるようになった．左右性をもつ，すなわちエネンチオピュアな結晶を単結晶と表現することが必要である．現実には，多くの無機カイラル結晶の場合には，いくらか左右が混じることが不可避かもしれない．研究の推進を妨げている要因に，研究室系では非破壊で結晶中の左右の混在割合を観測する方法がないことがある．今後，伝導電子の輸送現象に伴うスピン偏極を利用するなど，測定方法の開発が望まれる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
計画通りに２つのカイラル物質について測定に用いることができる水準の結晶合成に至り，物性評価を行った．目標に到達できたことから，おおむね順調と判断できる．ただし，参加を予定していた国際会議が中止となり，成果発表が翌年度に繰り越すこととなった．
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究のひとつのまとめとして，得られた知見をもとに，成果を国際会議で報告する．
今後は，元素置換試料の合成技術を高める．それにより，元素置換による物性制御をさらにすすめ，希土類金属間化合物のカイラル磁性体における磁気相互作用の根本理解にを進める．
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