複雑な競合スピン系の相転移と観測の時空尺度依存の性質

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09640423
• 研究機関: お茶の水女子大学
• 研究代表者: 伊藤 厚子 お茶の水女子大学, 人間文化研究科, 教授 (20017180)
• 研究分担者: 森本 せつ お茶の水女子大学, 理学部, 助手 (90017195)
• キーワード: 交換相互作用競合系 / 異方性競合系 / 磁化 / 交流帯磁率 / 中性子錯乱 / μSR

研究概要

交換相互作用競合系(SG系)および異方性競合系について、観測の時空尺度の異なるいくつかの測定手段-磁化M・交流帯確率χ・中性子散乱・μSR-で静的・動的性質の研究を行った。[A]SG系(1)磁化の長時間緩和:1)Fe0.25Mg0.75TiO_3について磁化の緩和現象に磁場サイクルの及ぼす影響を調べた。温度一定下で、任意の低磁場H_0を中心とする±ΔHサイクルに対するスピン系の応答をみると、H_0に戻した時点で±ΔHであった時間の影響をほとんど受けていないことが明らかになった。磁場一定下での温度上昇サイクルでスピン系の状態が変化してしまうこと(平成9年)とは対照的な結果であった。スピンの多谷階層構造モデルで検討した。2)零磁場冷却磁化M_<ZFC>について、一定磁場(温度)下での温度(磁場)変化を測定する際に、途中で温度(磁場)上昇を中断してスピン系を緩和させる過程を挿入して測定を行った。その結果、M_<ZFC>が温度Tと磁場Hの関数であるが、外部条件の速い変化に直ちに応答できないことが示唆された。しかし、M_<ZFC>に長時間緩和の現象が存在することとは相い入れない。SG系の複雑な性質の一端を示す現象で、今後の研究課題。3)M_<ZFC>(T_0)の値が同じであれば、どのような過程を経てその値に到達したとしても、その後のスピン系の長時間緩和は同じであることを見い出した。(2)クラスターグラス(CG)のスピンダイナミクスをμSRで調べた。結果は省略。(3)CG系Fe0.26Zn0.74F_2において、SG系と同様dχ′/dfは1/f依存性を示すが、それは凍結温度の近傍に限られている。この系では反強磁性クラスターが凍結の単位であり、周波数に敏感な挙動を示すことによる。[B]異方性競合系Fe0.50Co0.50TiO_3で見い出された磁場依存の転移は、スピンフロップ転移の際にスピンの横成分と縦成分の伸び縮みを伴った新しいタイプの転移であることが明らかになった。両スピン成分が結合していることを示している。

研究成果

• [文献書誌] A.Tobo: "Aging Phenomena of Field-Cooled Magnetization of the Cluster-Glass Fe0.25Mg0.75TiO_3" J.Phys.Soc.Jpn.67・9. 3010-3013 (1998)
• [文献書誌] J.Satooka: "Anomaly in Out-of-Phase Component of ac Susceptibility of the Cluster-Glass System FexZn_<1-x>F_2 with x=0.26 and 0.10." J.Phys.Condensed Matter. 10. L711-L716 (1998)
• [文献書誌] A.Fukaya: "Spin Dynamics of the Diluted Antiferromagnets Mn_xMg_<1-x>TiO_3 by USR Method." Hyperfine Interactions. (in press). (1999)
• [文献書誌] J.Satooka: "Spin Dynamics of the Diluted Antiferromagner FexMg_<1-x>TiO_3 by Muon Spin Relaxation Method." Hyperfine Interactions. (in press). (1999)
• [文献書誌] A.Ito: "Competing Anisotropy Origin Hysteretic Behavior of the Mixed Ising -XY Antiferromagnet Fe_<0.50>Co_<0.50>TiO_3 in Magnetic Fields." J.Phys.Chem.Solids. (in press). (1999)
• [文献書誌] A.Fukaya: "Neutron Scattering Study of the Spin-Glass Mn_<0.55>Mg_<0.45>TiO_3 under Maqnetic Fields." J.Phys.Chem.Solids. (in press). (1999)
• [文献書誌] A.Fukaya: "Magnetic Phase Diagram of the Diluted Antiferromagnet Mn_<0.81>Mg_<0.19>TiO_3 in the Field-Temperature Plane." J.Phys.Chem.Solids. (in press). (1998)