| 研究課題/領域番号 |
21K03478
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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 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
樹神 克明 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 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (10313115)
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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 |
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | フラストレート金属磁性体 / 中性子散乱 / 磁気PDF解析 / 磁気対相関関数 / 金属磁性体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
磁気モーメントが互いに牽制しあうことにより（フラストレーション）、低温まで磁気モーメントが秩序化しない金属磁性体では、あたかも電子の有効質量が増大したかのように低温での電子比熱が増大する、重い電子系的ふるまいがみられる。本研究ではそのような物質系の磁気配列を決定することにより、その重い電子的ふるまいのメカニズムの解明を目指す。ただし磁気モーメントが秩序化しない物質の磁気配列は従来の磁気構造解析手法では決定できないため、本研究では磁気PDF解析法という新しい手法を用いて研究を行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では、局在電子を持たないのにもかかわらず重い電子的ふるまいを示すフラストレート金属磁性体において、伝導電子のスピンのエントロピーが低温まで残留しているかどうかを明らかにすることを目的として、これら物質の低温での局所磁気構造を磁気対相関関数（磁気PDF）解析法を用いて調べている。最終年度では典型的なフラストレート金属磁性体として知られるβ-Mnの非磁性MnサイトをCoで置換したβ-Mn0.8Co0.2について、JRR-3に設置されている高分解能粉末回折装置HRPDを用いて粉末回折実験を行い、得られたデータから磁気PDFを導出した。約10 Kで得られた磁気PDFは、同様の磁性イオンの配列を持つMn3RhSiにおける磁気転移温度以上での短距離秩序状態のものとよく似ている。このことからβ-Mn0.8Co0.2においてはMn3RhSi の短距離秩序状態でみられた6重に縮退した局所磁気構造が低温まで実現している可能性がある。この場合、この系では伝導電子のスピンのエントロピーは低温まで有限に残っていることになる。さらに磁気散乱成分を正確に抽出することによって高精度の磁気PDFを得ることを目的として、3軸分光器TAS-1においてβ-Mn0.8Co0.2の偏極中性子粉末回折実験を行った。磁気散乱成分はHRPDの非偏極中性子回折実験で得られたものとほぼ一致しており、HRPDデータから導出した磁気PDFの正当性を確認できた。より高精度な磁気PDFを得るために、偏極中性子データからの磁気PDFの導出を行っているところである。さらに得られた磁気PDFを用いて、β-Mn0.8Co0.2の低温における局所磁気構造を詳細に調べる予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
β-Mn系の研究は進行しているが、他のフラストレート金属磁性体の研究は試料準備が進んでおらず、まだ実施できていない状況である。新型コロナウイルス感染症の影響により、出席予定の学会などがオンライン開催になり、必要な情報収集や他機関の研究者との意見交換や議論があまりできなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
重い電子的ふるまいを示すフラストレート金属磁性体について、磁気PDF解析法を用いた局所磁気構造解析を進める。β-Mn系については偏極中性子回折などで、より高精度の磁気PDFの導出およびそれを用いた局所磁気構造解析を継続していく。
また同じく重い電子的ふるまいを示す物質であるYMn系の試料を共同研究者から提供していただいたので、この系ついても同様に粉末中性子回折実験から磁気PDFを導出し、局所磁気構造解析を行う。
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