スピンギャップを持つ低次元磁性体の量子臨界状態に関する研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14740207
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 藤井 裕 福井大学, 工学部, 助手 (40334809)
• キーワード: スピンキャップ / 低次元磁性体 / 核磁気共鳴(NMR) / 量子臨界状態 / 整合-不整合 / ギヤップレス

研究概要

低温に向かって非磁性になるスピンギャップ系と同様に、磁化過程にプラトーを持つ場合もギャップがひらいた状態である。磁化過程に1/3-プラトーを持つS=1/2反強磁性体Cs_2CuBr_4について、昨年度プラトー領域の内と外とでスペクトルや緩和時間に明確な違いがあることを発見したが、今年度はさらに、ギャップがひらいてからとじるまでの全体について臨界現象に対する知見を得ることを目的として、磁場をパラメータとして^<133>Cs-NMRを行った。プラトー両端の整合-不整合転移近傍で2相共存状態が観測され、1次転移であることを初めて示した。さらに緩和率(1/T_1)の温度変化から、整合相ではギャップの存在を反映した熱活性型であるのに対して、不整合相ではギャップレス状態のスピン波による緩和が支配的であることを示唆した。さらに詳しい議論をするためにCu-NMRにも着手した。
S=1とS=1/2がフェリ磁性的に結合した分子が2次元的に配列したBIPNNBNOの磁場中臨界状態(2〜7T)について調べるために^1H-NMR実験に着手した。臨界磁場領域における緩和率の増大が5テスラ付近で極大を持つことから、TLL状態の実現が期待されることがわかった。
また、ギャップレス状態の臨界状態を調べる上でS=1ボンド交替鎖Ni(333-tet)(μ-N_3)(ClO_4)は量子臨界点(交替比06)にあるギャップレス系であることから、本研究の目的に合致する。この錯体を含むシリーズを比較することで、^1H-NMRからギャップレス系の特異性を示唆した。さらに、本研究の目的の一つである相関の発達と秩序化の関係に関連して、フラストレート系(Ba_2Sn_2Ga_<10-7p>ZnCr_<7p>O_<22>,CsFeBr_3)についてもNMR等の測定を行った。
なお、温度コントローラの故障により、当初外国旅費を使用する予定であった分を、急遽、備品費に充てた。

研究成果

• [文献書誌] Y.Fujii, T.Goto, W.Fujita, K.Awaga: "^1H-NMR study of the 2D spin-gap system m-MPYNN・BF_4"Physica B. 329-333. 973-974 (2003)
• [文献書誌] T.Nakamura, T.Ishida, Y.Fujii, ほか5名: "^<133>Cs nuclear spin lattice relaxation on field induced two-step phase transition in singlet-ground-state antiferromagnet CsFeBr_3"Physica B. 329-333. 864-865 (2003)
• [文献書誌] H.Kikuchi, Y.Fujii, ほか5名: "High field ESR of the frustrated antiferromagnet Ba_2Sn_2Ga_<10-7p>ZnCr_<7p>O_<22> on a pyrochlore slab"J.Phys.Soc.Jpn., Suppl.B. 72. 117-121 (2003)
• [文献書誌] Y.Fujii, ほか10名: "NMR study of S=1/2 quasi-two dimensional antiferromagnet Cs_2CuBr_4"Abstracts of 7th International Symposium on Research in High Magnetic Fields (RHMF 2003). 95 (2003)
• [文献書誌] Y.Fujii, ほか10名: "Spin structure for 1/3 magnetization plateau in S=1/2 quasi-2D antiferromagnet Cs_2CuBr_4 probed by NMR"Abstracts of EPR and NMR at high field : applications to magnetic systems and superconductors, Pisa, Italy. 12 (2003)
• [文献書誌] Y.Fujii, ほか10名: "NMR study of S=1/2 quasi-two dimensional antiferromagnet Cs_2CuBr_4"Abstracts of International Conference on Magnetism 2003 (ICM 2003), Rome. 484 (2003)
• [文献書誌] H.Noda, Y.Fujii, H.Kikuchi, M.Chiba, Y.Yamamoto, H.Hori, N.Wada: "Ga-NMR study of pyrochlore slab antiferromagnets Ba_2Sn_2Ga_<10-7p>ZnCr_<7p>O_<22>"Abstracts of International Conference on Magnetism 2003 (ICM 2003), Rome. 186 (2003)
• [文献書誌] H.Yamamoto, H.Kikuchi, Y.Fujii, M.Chiba: "^1H-NMR of S=1 antiferromagnets with bond alternation"Abstracts of International Conference on Magnetism 2003 (ICM 2003), Rome. 489 (2003)
• [文献書誌] S.Mitsudo, T.Iliguchi, T.Idehara, H.Noda, Y.Fujii, H.Kikuchi, M.Chiba: "High field ESR measurements of the diluted pyrochlore slab antiferromagnets Ba_2Sn_2Ga_<10-7p>ZnCr_<7p>O_<22>"Abstracts of International Conference on Magnetism 2003 (ICM 2003), Rome. 184 (2003)
• [文献書誌] 中村 剛, 藤井 裕, ほか8名: "S=1/2擬二次元反強磁性体Cs_2CuBr_4の^<133>Cs-NMR II"日本物理学会講演概要集. 58・1. 445 (2003)
• [文献書誌] 藤井 裕, ほか9名: "ダイヤモンド鎖化合物Cu_3(CO_3)_2(OH)_2の^1H NMR"日本物理学会講演概要集. 58・1. 458 (2003)
• [文献書誌] 野田 尚志, 藤井 裕, 菊池 彦光, 千葉 明朗, 山本 良之, 堀 秀信: "Pyrochlore slab構造をもつ反強磁性体Ba_2Sn_2Ga_<10-7p>ZnCr_<7p>O_<22>の磁性とNMR"日本物理学会講演概要集. 58・1. 476 (2003)
• [文献書誌] 樋口 智之, ほか6名: "Pyrochlore slab構造を持つ反強磁性体Ba_2Sn_2Ga_<10-7p>ZnCr_<7p>O_<22>のESR"日本物理学会講演概要集. 58・1. 445 (2003)
• [文献書誌] 山本 弘輝, 菊池 彦光, 藤井 裕, 千葉 明朗: "S=1一次元ボンド交替反強磁性体の^1H-NMR II"日本物理学会講演概要集. 58・1. 457 (2003)
• [文献書誌] 野田 尚志, 藤井 裕, 菊池 彦光, 千葉 明朗, 山本 良之, 堀 秀信: "Pyrochlore slab構造を持つ反強磁性体Ba_2Sn_2Ga_<10-7p>ZnCr_<7p>O_<22>のGa-NMR"日本物理学会講演概要集. 58・2. 367 (2003)
• [文献書誌] 山本 弘輝, 菊池 彦光, 藤井 裕, 千葉 明朗: "S=1一次元ボンド交替反強磁性体のギャップレス状態の磁気緩和"日本物理学会講演概要集. 58・2. 369 (2003)
• [文献書誌] 藤井 裕, ほか6名: "S=1/2擬二次元反強磁性体Cs_2CuBr_4の磁化プラトー領域におけるNMR"日本物理学会講演概要集. 58・2. 414 (2003)
• [文献書誌] 橋本 大喜, 藤井 裕, ほか7名: "S=1/2擬二次元反強磁性体Cs_2CuBr_4の磁化プラトー領域におけるNMR"日本物理学会北陸支部定例学術講演会講演予稿集. 2003年度. 29 (2003)
• [文献書誌] 野田 尚志, 藤井 裕, 菊池 彦光, 千葉 明朗, 山本 良之, 堀 秀信: "Pyrochlore slab構造を持つ反強磁性体Ba_2Sn_2Ga_<10-7p>ZnCr_<7p>O_<22>のGa-NMR"日本物理学会北陸支部定例学術講演会講演予稿集. 2003年度. 33 (2003)
• [文献書誌] 山本 弘輝, 菊池 彦光, 藤井 裕, 千葉 明朗: "S=1一次元ボンド交替反強磁性体のギャップレス状態の磁気緩和"日本物理学会北陸支部定例学術講演会講演予稿集. 2003年度. 33 (2003)
• [文献書誌] Y.Fujii, ほか6名: "NMR study of spin-1/2 antiferromagnet Cs_2CuBr_4 at high fields covering the magnetization plateau region"Abstracts of the 3rd Open Symposium on Research Project, Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B) : Field-Induced New Quantum Phenomena in Magnetic Systems. 37 (2003)
• [文献書誌] 菊池 彦光, 藤井 裕, 光藤 誠太郎: "パイロクロアスラブ構造を持つ磁性体Ba_2Sn_2Ga_<10-7p>ZnCr_<7p>O_<22>の磁性"物性研短期研究会「フラストレーションが創る新しい物性」. V-1 (2003)
• [文献書誌] H.Noda, Y.Fujii, H.Kikuchi, M.Chiba, Y.Yamamoto, H.Hori, N.Wada: "Ga-NMR study of pyrochlore slab antiferromagnets Ba_2Sn_2Ga_<10-7p>ZnCr_<7p>O_<22>"福井大学超低温物性実験施設「低研だより」. 16. 27-30 (2003)
• [文献書誌] 樋口 智之, ほか6名: "Pyrochlore slab構造を持つ反強磁性体Ba_2Sn_2Ga_<10-x>ZnCr_xO_<22>のESR"遠赤外領域開発研究(福井大学). 4. 99-111 (2003)
• [文献書誌] 橋本 大喜, 藤井 裕, ほか6名: "磁化プラトーをもつS=1/2反強磁性体Cs_2CuBr_4の核磁気緩和"日本物理学会講演概要集. 59・1. 457 (2004)
• [文献書誌] 光藤 誠太郎, ほか7名: "パイロクロアスラブ構造を持つ磁性体Ba_2Sn_2Ga_<10-7p>ZnCr_<7p>O_<22>の高周波ESR"日本物理学会講演概要集. 59・1. 470 (2004)
• [文献書誌] 後藤 貴行, 水嵜 奈央, 藤井 裕: "三角格子磁性体Cs_2CuBr_4のCu/Cs-NMR"日本物理学会講演概要集. 59・1. 457 (2004)