フラストレート系スピネル酸化物におけるスピン・格子ダイナミクスと熱輸送現象の研究

• 研究課題/領域番号: 26800174
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 富安 啓輔 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (20350481)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: スピン分子 / フラストレーション / スピン格子結合 / スピン揺らぎ

研究成果の概要

スピネル酸化物の中性子散乱と超音波測定の共同研究を進めた。軌道自由度無しのZnFe2O4で、約10 meVにスピン分子励起準位を観測した。弾性定数はこの準位の熱占有が減少する100 K以下で軟化する。軌道自由度を持つMgV2O4で、僅かなMg過剰により磁気秩序を抑制した所、エネルギー構造が準位的ではなくゼロ近傍から30 meV（温度換算で約300 K）以上にも広がるスピン分子的励起を発見した。弾性定数の軟化は少なくとも150 K以下で確認され、スピン励起から推察するに原理的には300 Kでも発現しうる。本結果は、スピン分子が格子と強く結合し、幅広い温度でフォノン物性異常を導くことを示している。

研究成果

• [国際共同研究] NSRRC(台湾)
• [国際共同研究] ORNL(米国)
• [雑誌論文] Observation of all-in type tetrahedral displacements in nonmagnetic pyrochlore niobates (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Torigoe, Y. Ishimoto, Y. Aoishi, H. Murakawa, D. Matsumura, K. Yoshii, Y. Yoneda, Y. Nishihata, K. Kodama, K. Tomiyasu, K. Ikeda, H. Nakao, Y. Nogami, N. Ikeda, T. Otomo, and N. Hanasaki
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 93 号: 8 ページ: 085109-085109
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.085109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Spin Correlations in the Geometrically Frustrated Triangular-Lattice Heisenberg Antiferromagnet CuCrO2 (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryoichi Kajimoto, Keisuke Tomiyasu, Kenji Nakajima, Seiko Ohira-Kawamura, Yasuhiro Inamura, and Tetsuji Okuda
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 7884 号: 7 ページ: 074708-074708
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.074708
  • NAID: 210000133629
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Acoustic study of dynamical molecular-spin state without magnetic phase transition in spin-frustrated ZnFe2O4 (2015)
  • 著者名/発表者名: Tadataka Watanabe, Shota Takita, Keisuke Tomiyasu, and Kazuya Kamazawa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 号: 17 ページ: 174420-174420
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.174420
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Estimation of Bonding Nature Using Diamagnetic Susceptibility (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Tomiyasu, T. Sato, and S. Orimo
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: in press 号: 41 ページ: 8691-8694
  • DOI: 10.1039/c5cc02351c
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] フラストレート磁性体のスピンダイナミックス -スピネル酸化物にひそむスピンの分子たち- (2015)
  • 著者名/発表者名: 富安啓輔
  • 雑誌名: Radioisotopes 巻: in press
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin-Orbit Fluctuations in Frustrated Heavy-Fermion Metal LiV2O4 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Tomiyasu, K. Iwasa, H. Ueda, S. Niitaka, H. Takagi, S. Ohira-Kawamura, T. Kikuchi, Y. Inamura, K. Nakajima, and K. Yamada
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 113 号: 23 ページ: 236402-236402
  • DOI: 10.1103/physrevlett.113.236402
  • 査読あり
• [学会発表] Te6+置換による電子ドープLaCoO3系におけるスピン状態ブロッケード (2015)
  • 著者名/発表者名: 富安啓輔，小山俊一，綿引正倫，佐藤美嘉，西原和貴，小野寺貢，岩佐和晃，野島勉，山崎裕一，中尾裕則，村上洋一
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大（東京）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] Spin-state blockade in Te6+-substituted electron-doped LaCoO3 (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Tomiyasu, S. Koyama, M. Watahiki, M. Sato, K. Nishihara, M. Onodera, K. Iwasa, T. Nojima, Y. Yamasaki, H. Nakao, and Y. Murakami
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: Henry B. Gonzalez Convention Center (San Antonio, USA)
  • 年月日: 2015-03-01 – 2015-03-05
• [学会発表] スピンフラストレート系スピネルZnFe2O4の弾性異常 (2014)
  • 著者名/発表者名: 滝田将太，富安啓輔，蒲沢和也，渡辺忠孝
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 中部大（春日井市）
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-21
• [学会発表] 重い電子を示すフラストレーション系LiV2O4におけるスピン揺らぎ (2014)
  • 著者名/発表者名: 富安啓輔，岩佐和晃，植田浩明，新高誠司，高木英典，河村聖子，菊池龍弥，稲村泰弘、中島健次，山田和芳
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 中部大（春日井市）
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-21
• [備考] 東北大学大学院理学研究科物理学専攻
  • URL: http://www.phys.tohoku.ac.jp/research-fields/cme1/materials_structure/