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2007 年度 実績報告書

スピン・電荷・格子複合系における幾何学的フラストレーションと機能

計画研究

研究領域フラストレーションが創る新しい物性
研究課題/領域番号 19052008
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

香取 浩子  理化学研究所, 高木磁性研究室, 専任研究員 (10211707)

研究分担者 高木 英典  独立行政法人理化学研究所, 高木磁性研究室, 主任研究員 (40187935)
松田 雅昌  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (90260190)
東 正樹  京都大学, 化学研究所, 准教授 (40273510)
求 幸年  東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (40323274)
キーワードフラストレーション / 磁気秩序 / 電荷秩序 / 軌道秩序 / スピン液体状態
研究概要

多自由度複合系フラストレート物質の探索及び物性測定を主に研究を行い、以下のことを明らかにした。
1.ハイパーカゴメ構造を形成するS=1/2 3次元磁性体Na_4Ir_3O_8においてスピン液体状態が実現することを発見した。低温比熱の温度に対するT^2依存性は、この系の液体状態のスピン励起が極めて異常なものであることを示唆している。
2.逐次磁気相転移(転移点T_<N1>>T_<N2>)を示す磁気フラストレート物質GeNi_2O_4について、T_<N1>以下ではカゴメ格子上に位置するスピンのみが反強磁性秩序化し、T_<N2>以下で三角格子上のスピンも反強磁性秩序化することを明らかにした。この磁気秩序形成は、第四近接交換相互作用が最も大きいことに由来し、e_g軌道のスピンの特異性が起源であると考えられる。
3.磁気フラストレート物質GeCo_2O_4では反強磁性転移と同時に構造相転移が起こるが、その際に生じる結晶ドメインを一軸圧力で制御することにより、基底状態での磁気構造を明らかにした。
4.電荷・磁気フラストレーションが共存するInFe_2O_4において、230Kで電荷秩序とフェリ磁性秩序が同時に生じることを見いだした。電気磁気効果の発現が期待される。
5.ペロブスカイトPbVO_3がd_<xy>の軌道秩序のため、フラストレートしたS=1/2 2次元J_1-J_2反強磁性体と見なせることを見いだした。また、この軌道秩序が巨大な強誘電歪みの起源であることを明らかにした。
6.カゴメ格子ハバード模型をクラスター動的平均場法を用いて調べ、フェルミ面から離れた電子状態の特異性が特徴的な磁気揺らぎをもたらすこと(隠れた磁気相関の発現)を明らかにした。この結果は、フラストレーション解放の新しい機構が普遍的に存在する可能性を示唆している。また、分子性導体における電荷フラストレーションの問題を調べ、ごく最近の実験結果に見出された複雑な電荷・格子秩序パターンの発現機構を解明した。

  • 研究成果

    (50件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 15件) 学会発表 (34件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Metal-Insulator Transition in a Pyrochlore-type Ruthenium Oxide, Hg_2Ru_2O_72007

    • 著者名/発表者名
      A. Yamamoto
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 76

      ページ: 043703

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spiral spin structure in the Heisenberg pyrochlore magnet CdCr_2O_42007

    • 著者名/発表者名
      M. Matsuda
    • 雑誌名

      Physical Review B 75

      ページ: 104415

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure-Induced Transition from a Correlated Insulator to a Fermi Liquid Observed in Geometrically Frustrated Hg_2Ru_2O_7 Pyrochlore2007

    • 著者名/発表者名
      N. Takeshita
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 76

      ページ: 063707

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-Liquid State in S=1/2 Hyper-Kagome Antiferromagnet Na_4Ir_3O_82007

    • 著者名/発表者名
      Y. Okamoto
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 99

      ページ: 137207

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic and Mossbauer studies of 5% Fe-doped BiMnO_32007

    • 著者名/発表者名
      A. A. Belik
    • 雑誌名

      Journal of Solid State Chemistry 180

      ページ: 3401-3407

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal distortions in geometrically frustrated ACr_2O_4 (A=Zn, Cd)2007

    • 著者名/発表者名
      S. H. Lee
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter 19

      ページ: 145259

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Transitions of a Geometrically Frustrated Spin System CdCr_2O_4 in Very High Magnetic Fields2007

    • 著者名/発表者名
      H. Mitamura
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 76

      ページ: 085001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure and physical properties of perovskite Bi_<0.8>Pb_<0.2>NiO_3 in unusual valence state A^<4+>B^<2+>O_32007

    • 著者名/発表者名
      S. Ishiwata
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials 19

      ページ: 1964-1967

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A muon-spin relaxation study of BiMnO_32007

    • 著者名/発表者名
      T. Lancaster
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter 19

      ページ: 376203

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct observation of B-site ordering in multiferroic Bi_2NiMnO_6 thin film2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimakawa
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics Part 2 46

      ページ: L845-L847

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetoresistance and electronic structure of the half-metallic ferrimagnet BiCu_3Mn_4O_<12>2007

    • 著者名/発表者名
      K. Takata
    • 雑誌名

      Physical Review B 76

      ページ: 024429

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pressure-Induced Intermetallic Valence Transition in BiNiO_32007

    • 著者名/発表者名
      M. Azuma
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society 129

      ページ: 14433-14436

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature-dependent photoemission and x-ray absorption studies of the metal-insulator transition in Bi_<1-x>La_xNiO_32007

    • 著者名/発表者名
      H. Wadati
    • 雑誌名

      Physical Review B 76

      ページ: 205123

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ferromagnetic cuprates CaCu_3Ge_4O_12 and CaCu_3Sn_4O_12 with A-site ordered perovskite structure2007

    • 著者名/発表者名
      H. Shiraki
    • 雑誌名

      Physical Review B 76

      ページ: 140403

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bi, Pb-3d遷移金属ペロブスカイトの構造物性研究2007

    • 著者名/発表者名
      東 正樹
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌 49

      ページ: 335-340

    • 査読あり
  • [学会発表] 立方晶ペロブスカイトBaVO_3の合成と物性2008

    • 著者名/発表者名
      西村, 浩輔
    • 学会等名
      臼本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-26
  • [学会発表] S=1/2ハイパーカゴメ物質Na_4Ir_3O_8におけるスピン液体状態2008

    • 著者名/発表者名
      高木, 英典
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-24
  • [学会発表] カゴメおよびハイパーカゴメ格子上のハバードモデルにおける磁気ゆらぎと強相関効果2008

    • 著者名/発表者名
      宇田川, 将文
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-24
  • [学会発表] DI-DCNQI2Agにおける電荷フラストレーションと新奇電子格子結合秩序化2008

    • 著者名/発表者名
      妹尾, 仁嗣
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-24
  • [学会発表] ルテニウムパイロクロアにおける金属絶縁体転移の圧力下挙動2008

    • 著者名/発表者名
      山本, 文子
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-24
  • [学会発表] パイロクロア型Ru酸化物の金属絶縁体転移に伴う電子密度レベルでの構造変化2008

    • 著者名/発表者名
      加藤, 健一
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-24
  • [学会発表] パイロクロア酸化物Hg_2Ru_2O_7における反強磁性磁気秩序の出現2008

    • 著者名/発表者名
      佐藤, 宏樹
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-24
  • [学会発表] 絶縁体混晶スピングラスFe_xMn_<1-x>TiO_3における磁化過程の特異な磁場掃引速度依存性2008

    • 著者名/発表者名
      香取 浩子
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-23
  • [学会発表] スピネル磁性体LiCrMnO_4の中性子散乱2008

    • 著者名/発表者名
      松田, 雅昌
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-23
  • [学会発表] Aサイト秩序型ペロブスカイトACu_3B_4O_<12>の合成、構造、磁気・伝導特性2008

    • 著者名/発表者名
      島川, 祐一
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-23
  • [学会発表] Aサイト秩序型ペロブスカイトBiCu_3Mn_4O_<12>の磁気構造2008

    • 著者名/発表者名
      齊藤, 高志
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-23
  • [学会発表] Aサイト秩序型ペロブスカイトAMn_3V_4O_<12>の合成と物性2008

    • 著者名/発表者名
      白木, 宏
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      近畿大学
    • 年月日
      2008-03-23
  • [学会発表] Magnetic Fluctuations in the Hubbard Model on Kagome-based Frustrated Lattices2008

    • 著者名/発表者名
      宇田川 将文
    • 学会等名
      2008 APS March Meeting
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2008-03-13
  • [学会発表] Charge frustration and novel electron-lattice coupled phase transition in organic conductor DI-DCNQI2Ag2008

    • 著者名/発表者名
      妹尾 仁嗣
    • 学会等名
      2008 APS March Meeting
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2008-03-10
  • [学会発表] Quantum liquid state of spins and charges in geometrically frustrated spinel oxides2008

    • 著者名/発表者名
      高木 英典
    • 学会等名
      Ultracold NanoMatter
    • 発表場所
      Toronto, Canada
    • 年月日
      2008-02-14
  • [学会発表] Neutron Diffraction Study on Spinel GeCo_2O_4 Under Magnetic Field2007

    • 著者名/発表者名
      松田 雅昌
    • 学会等名
      4th International Symposium on High Magnetic Field Spin Science in 100 T
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2007-11-27
  • [学会発表] ペロブスカイトBiNiO_3の高圧高温物性2007

    • 著者名/発表者名
      東, 正樹
    • 学会等名
      第48回高圧討論会
    • 発表場所
      倉吉パークスクエア
    • 年月日
      2007-11-22
  • [学会発表] Quantum liquid produced by geometrical frustration in spinel oxides2007

    • 著者名/発表者名
      高木 英典
    • 学会等名
      Moments and Multiplets in Mott Materials (KITP)
    • 発表場所
      Santa Barbara, USA
    • 年月日
      2007-11-19
  • [学会発表] Spin Liquid State in S = 1/2 Hyper-Kagome Antiferromagnet Na_4Ir_3O_82007

    • 著者名/発表者名
      高木 英典
    • 学会等名
      International Symposium on Physics of New Quantum Phases in Superclean Materials (PSM2007)
    • 発表場所
      Gihu, Japan
    • 年月日
      2007-10-30
  • [学会発表] Spin and charge frustration in new geometrically frustrate oxide with spinel-related structure2007

    • 著者名/発表者名
      高木 英典
    • 学会等名
      International Symposium on Strongly-Correlated Applied Physics
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2007-09-27
  • [学会発表] Orbital and Magnetic Physics in Vanadium Spinels2007

    • 著者名/発表者名
      求 幸年
    • 学会等名
      KITP Program: Moments and Multiplets in Mott Materials
    • 発表場所
      Santa Barbara, USA
    • 年月日
      2007-09-25
  • [学会発表] Charge Ordering and Non-equilibrium Phenomena in Quasi-2D Organic Conductors2007

    • 著者名/発表者名
      宇田川 将文
    • 学会等名
      International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets
    • 発表場所
      Peniscola, Spain
    • 年月日
      2007-09-25
  • [学会発表] スピネル化合物GeCo_2O_4の圧力効果2007

    • 著者名/発表者名
      星 武道
    • 学会等名
      日本物理学会第62回年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-24
  • [学会発表] ハイパーカゴメ格子Na_4Ir_3O_8のNMR2007

    • 著者名/発表者名
      藤山 茂樹
    • 学会等名
      日本物理学会第62回年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-24
  • [学会発表] 新しい電荷不均化系の高圧合成とその圧力下物性2007

    • 著者名/発表者名
      東 正樹
    • 学会等名
      日本物理学会第62回年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-23
  • [学会発表] Ru5価パイロクロアA_2Ru_2O_7(A=Ca,Cd,Hg,Tl)の金属絶縁体転移に与えるAサイトの影響(サイズ、電荷、欠損)2007

    • 著者名/発表者名
      山本 文子
    • 学会等名
      日本物理学会第62回年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-22
  • [学会発表] パイロクロアルテニウム酸化物Hg_2Ru_2O_7のNMR2007

    • 著者名/発表者名
      吉田 誠
    • 学会等名
      日本物理学会第62回年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-22
  • [学会発表] スピネル磁性体GeFe_2O_4の磁気構造2007

    • 著者名/発表者名
      松田 雅昌
    • 学会等名
      日本物理学会第62回年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-21
  • [学会発表] スピネル型化合物CoAl_2O_4の強磁場磁性2007

    • 著者名/発表者名
      西萩 尚記
    • 学会等名
      日本物理学会第62回年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-21
  • [学会発表] ビスマスの特性を活かしたペロブスカイト化合物の磁性・誘電性・電気伝導制御2007

    • 著者名/発表者名
      東 正樹
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第20回秋期シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2007-09-13
  • [学会発表] High Pressure Synthesis of Functional Transition Metal Oxides2007

    • 著者名/発表者名
      東 正樹
    • 学会等名
      ICMR Workshop on Functional Oxide Materials
    • 発表場所
      Santa Barbara, USA
    • 年月日
      2007-08-22
  • [学会発表] New and old spinel oxides with geometrical frustration2007

    • 著者名/発表者名
      高木 英典
    • 学会等名
      Exploring Quantum Matter: Visions and Opportunities
    • 発表場所
      Trieste, Italy
    • 年月日
      2007-08-10
  • [学会発表] Degeneracy and Symmetry Breaking in Spinel Oxides2007

    • 著者名/発表者名
      求 幸年
    • 学会等名
      NSFC-JSPS Joint Mini-Workshop on Novel Quantum Phenomena in Strongly Correlated Electronic Systems
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2007-06-27
  • [学会発表] Spin and charge frustration in new Ir and Rh spinel oxides2007

    • 著者名/発表者名
      高木 英典
    • 学会等名
      The International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
    • 発表場所
      Houston, USA
    • 年月日
      2007-05-18
  • [産業財産権] BiMnO_3結晶の合成方法及びBiMnO_3結晶合成用の組成物2007

    • 発明者名
      東, 正樹, 山田幾也
    • 権利者名
      独立行政法人科学技術振興機構
    • 産業財産権番号
      特許、第4034139号
    • 取得年月日
      2007-11-02

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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