| 研究概要 |
BaVS_3は金属絶縁体転移を示す遷移金属硫化物である。バナジウムはS=1/2のスピンを持ち、さらに結晶構造が比較的単純であるため、当該分野での典型物質と位置づけられる。また、3d軌道に縮退があり、1次元スピン鎖が三角格子を形成するためスピンフラストレーションが存在することも注目に値する。当研究の1つの目的は、BaVS_3の研究を深化させるため、兵庫県立大学物質理学研究科にBaVS_3の単結晶を育成するための環境整備を行うことである。昨年度より、本予算を用いて粉末X線回折装置を導入し、本年度予算も大方その目的のために使用した。その結果、テルルフラックス法を用いて自前で試料が育成できるようになり、従前より多少大きめの結晶を効率よく育成できる環境が整った。また、他研究機関(東北大学・理研等)にも試料の供給を行った。
ところで、これまでの研究からBaVS_3の金属絶縁体転移の本質は異方的金属状態から金属クラスタ状態への転移であると考えているが、この仮説に説得力を持たせるため、典型的なバナジウム硫化物クラスタの研究を系統的に行った。特に、結晶内にキュバン型のクラスタを含むGaMo_4S_8型のバナジウム化合物の研究を行い、磁性金属クラスタの特異性、すなわち金属とも絶縁体とも異なる性質を明らかにし、BaVS_3の絶縁体状態との比較を行った。BaVS_3の金属状態が異方的金属であることから、異方性の強い典型的金属磁性体として擬1次元的なスピン相関を持つRMn_4Al_8(R=La,Y,Lu.Sc)の研究も行い、その擬ギャップ的なふるまいを明らかにした。また、フラストレーションを持つ遷移金属硫化物絶縁体の研究として、軌道物理との関連も期待されるスピネル化合物MnSc_2S_4およびFeSc_2S_4の研究も行った。これらの研究の一部は論文として公表した。
また、BaVS_3の磁場温度相図における新たな相境界、すなわち2次元金属状態、の探索に関しては、学外共同研究として実験を進めた。特に伝導の異方性を検出する必要性があるが、単結晶と多結晶の実験を組み合わせた予備的な強磁場下の実験で、2次元金属状態を示唆する結果が得られているが、単結晶を用いた異方性の検出までは至らなかった。
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