スピン正20面体結晶の構造と磁性に関する研究

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04018
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 田村 隆治 東京理科大学, 基礎工学部材料工学科, 教授 (50307708)
• 研究協力者: ゴメス シーザー ペイ ; 佐藤 卓 ; カオ ヒュイボ ; 廣戸 孝信
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 正20面体クラスター / 近似結晶 / 準結晶 / 磁性

研究成果の概要

本研究は、結晶中の強磁性スピン正20面体の属性を解明すること、及び、その制御法を確立することを目的として研究を行ったものである。主な研究成果は３つあり、一つ目として、Au-Al-(Gd,Tb)系スピン正20面体結晶の単結晶構造解析を行い、その構造決定に成功した。二つ目として、Au-Al-Tb系スピン正20面体結晶の粉末中性子回折実験を行い、その磁気構造の決定に成功した。三つ目として、数多くの合金系でスピン正20面体結晶を作製し、その基底磁気状態が平均価電子数のみで良く整理されることを見い出し、また、スピングラス、強磁性、反強磁性相の存在域を解明するとともに、その磁性制御法を確立した。

自由記述の分野

金属物性

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、固体中の正20面体が精緻な磁性物理学の対象となった。とりわけ、５つしかないプラトンの正凸多面体のうちの２つの多面体（正12面体、正20面体）を構造単位に有する夥しい結晶群の磁性の理解への第一歩と見なすことができる。また、本研究は、“クラスター磁石”という学問領域が物理学・材料科学において創出されるための第一歩とも見なすことができる。