空間構造をもつモデル磁性体の量子効果と相転移

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10149239
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 網代 芳民 九州大学, 理学部, 教授 (00025438)
• 研究分担者: 浅野 貴行 九州大学, 理学部, 助手 (00301333)
• キーワード: 低次元磁性体 / 量子スピン / フラストレーション / 基底状態 / スピンギャップ / 相転移

研究概要

低次元系おいて顕著に現れる量子スピン効果や相互作用の競合によるフラストレーション効果を実験的に究明するためには、理想に近いモデル物質を創出する必要がある。本研究においては金属錯体分子集合体を用いて理想的な低次元スピン系を実現し、多様な実験手段を駆使して量子効果と相転移に関する理論的予言を検証し、逆に、従来の枠組みでは理解出来ない新規な異常現象を発見して、理論的研究にインパクトを与えることをめざす。
本年度補助金によって物質作製が可能になったので、多種多様な量子スピン一次元系のモデル物質を数多く合成した。代表的にはS=1/2 Heisenberg反強磁性鎖、S=l/2交替結合鎖、S=1/2梯子鎖、S=l Heisenberg反強磁性鎖、S=l/2とS=1からなる交互スピン反強磁性鎖等を合成し、強磁場強磁化測定、強磁場磁気共鳴実験を実施した。これらの系において、系を特徴づける特異な磁場中挙動とくに量子スピン効果を反映したスピンギャップの存在と特微的な磁化過程を明らかにした。
合わせて特定領域研究斑員を含む合成化学者から試料の提供を受けるなど緊密な連携をとりながら物性測定を開始し、一部予備的な結果を得ている。具体的には、大川(九大)、岩村(九大)、松本(熊大)、山下(名大)、細越(分子研)、向井(愛媛大)等の協力を受けて、集積型金属錯体、遷移金属有機分子複体、有機ラジカル磁性体を対象にして強磁場磁化測定、強磁場磁気共鳴実験を実施した。次年度にはこれらの成果を基にして微視的に量子スピン効果を実験的に究明し、相転移現象の新しい概念を構築することをめざして、磁気共鳴、中性子回折、uSR、強磁場磁化測定等による広範な実験研究を行う。

研究成果

• [文献書誌] M.Chiba: "Nuclear spin-lattice relaxation in quantum spin gap of S=1 and S=1/2 antiferromagnets" J.Magn.Magn.Mater. 177・181. 630-631 (1998)
• [文献書誌] T.Asano: "Magnetic phase diagram CsNi_<0.98>Fe_<0.02>Cb:magnetization and specific heat" J.Magn.Magn.Mater. 177・181. 640-642 (1998)
• [文献書誌] Y.Ajiro: "New interpretation of ESR of the S=1/2 broken valence bond in Zn-doped NENP" J.Magn.Magn.Mater. 177・181. 707-708 (1998)
• [文献書誌] Y.Inagaki: "Magnetic phase transitions in triangular lattice CsNi_<0.98>Fe_<0.02>Cb studied by NMR" J.Magn.Magn.Mater. 177・181. 723-724 (1998)
• [文献書誌] M.Mekata: "Magnetic ordering in triangulated kagome lattice compund,Cu,Cl_2(cpa)_6・nH_2O" J.Magn.Magn.Mater. 177・181. 731-732 (1998)
• [文献書誌] J.B.Jamari: "Single-crystal weak ferromagnetism of 1,3,5-triphenyl-6-oxoverdazy free radical and ferromagnetic belavior of (TOV)_<1-2>(TOV-H)_2diluted system" J.Magn.Magn.Mater. 177・181. 789-791 (1998)
• [文献書誌] M.Uyeda: "^<79,81>Br NMR in triangular lattice anrferromagnet CsCoBr_3" J.Magn.Magn.Mater. 177・181. 833-834 (1998)
• [文献書誌] Y.Ajiro: "High-resolution,high-field magnetization measurement in the diluted antiferromagnet RbMn_CMg_<1-C>F_3:new application of pulsed high fields to adiabatic magnetization processes" Physica. B246・247. 222-225 (1998)
• [文献書誌] T.Fukuda: "Submillimeter wave ESR study on triangular lattice antiferromagnet CuFeO_2" Physica. B246-247. 569-571 (1998)
• [文献書誌] M.Chiba: "High field NMR on level crossover in spin-gap systems" Physica. B246-247. 576-579 (1998)
• [文献書誌] A.Karen: "^<69,71>Ga NMR in the kagome lattice compound SrC_<9-Z> G_<3+Z> O_<19>" Physica.Rev.B57. 10745-10749 (1998)
• [文献書誌] Y.Inagaki: "Succesive Phase Transition of Singlet Ground Stare System Cs_3Cr_2Cl_9 under External Magnetic Field up to 40T" Proceedings of 4th International Symposium on Advanced Physical Fields. now printing.
• [文献書誌] H.Kikuchi: "High Field Magnetization of S=1 Antiferromagnets with Bond Alternation" Proceedings of 4th International Symposium on Advanced Physical Fields. now printing.