| 研究概要 |
ダイヤモンド・アンビル・セル(DAC)を用いた超高圧下メスバウアー分光は超高圧下での物性、特に超高圧下での磁気的性質を徴視的に調べる有力な手段であり、我々は今まで純鉄の高圧相ε-Feや典型的な鉄酸化物の一つであるヘマタイトα-Fe_2O_3の最高80GPaの超高圧下での^<57>Feスバウアー分光測定を行い報告してきた。本研究課題はそれらの成果を踏まえて典型的な鉄酸化物の超高圧・極低温下^<57>Feメスバウアー分光を行ったものである。又、放射光を用いた新しいメスバウアー分光の使用も試み成功することができた。得られた成果を以下に列挙する。
(1)ぺロブスカイト型鉄酸化物SrFeO_3,CaFeO_3:Fe^<4+>という異常原子価を有することから、その物性が注目されているSrFeO_3とCaFeO_3の^<57>Feメスバウアー分光を最高77GPaの超高圧下測定を行った。SrFeO_3は立方晶ペロブスカイト構造を有し金属良導体であり、低温では反強磁性体であるが18GPaの圧力でそのネール温度は300Kまで上昇すること、44GPa及び74GPaの圧力下で外部磁場を印加した測定から圧力によって強磁性体へ転移したことが新しく見い出された。一方、半導体的性質を示す正方晶ペロブスカイトCaFeO_3では圧力によって構造相転移と共にFe^<4+>高スピン状態から低スピン状態へ転移することが初めて見い出された。(2)マグネタイトFe_3O_4:最も古くから知られた鉄酸化物である逆スピネル構造のFe_3O_4の高圧下^<57>Feメスバウアー分光を80GPaまで行い、29GPaで出現する高圧相は常磁性体であり、その構造には2つの鉄原子位置が存在し位置数の比は2:1であることが判明した。(3)ウスタイトFe_<1-δ>O:化学当量比も近いFe_<0.977>O試料を用いて詳細な測定を行い、8GPaの圧力でネール温度が300Kまで上昇すること、Fe超微細磁場は48Tにまで増加することが初めて見い出された。(4)放射光による高圧下^<57>Feメスバウアー分光:SeFeO_3を試料として44GPa,74GPaでの高圧下放射光による核共鳴前方散乱の測定に初めて成功した。
DACを用いた超高圧発生では非常に高い圧力を得ることができるが、試料は極微少量に制限されるため、測定最適化が必要である。我々はその為の最適測定条件を開発し、良く制御された試料を用いて質の良いスペクトルの測定を行い、上記の成果を得ることが出来たが、現有設備である液体ヘリウム・クライオスタット内に現有ステンレス製のDACを装着して極低温での測定及び4.2K〜300Kの温度範囲での測定は端緒についたばかりであり、本研究課題の継続が不可欠である。
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