研究課題
本研究の目的は、基底一重項磁性体における圧力誘起秩序相の秩序状態及び相転移点近傍における臨界現象を明らかにすることである。最低励起状態との間に有限の励起ギャップを有する基底一重項磁性体では、励起ギャップに相当する外場(磁場や圧力)を印加することで、非磁性基底状態から磁気秩序状態へと量子相転移を示すことが期待される。ここで、圧力誘起量子相転移を示す量子磁性体の報告は数少なく、スピンダイマー系物質（TlCuCl3及びKCuCl3等）にほぼ限られるのが現状である。本研究では、申請者が圧力誘起量子相転移を示すことを明らかにした擬スピン 1の基底一重項磁性体CsFeCl3及びその関連物質を対象とし、低温磁化・電子スピン共鳴・中性子散乱等の高圧力下測定を行う。初年度である本年度は、これまでに得られたCsFeCl3の極低温及び高圧力下磁化測定の結果をまとめ、圧力誘起及び磁場誘起量子相転移に焦点をあてた論文の執筆・投稿を行った。Physical Review Bに掲載された本論文はEditors' Suggestionsに選定された。更に関連物質RbFeBr3の単結晶育成を行い、常圧及び圧力下での磁化測定を行った。RbFeBr3はCsFeCl3と同様にS=1基底一重項磁性体であるが、交換相互作用が大きいためゼロ磁場で磁気秩序を示す。まずは常圧において9 Tまでの磁化・比熱測定を行い、RbFeBr3の磁場－温度相図を世界に先駆けて明らかにした。圧力を印加すると、磁気秩序転移に伴う磁化の異常が低温領域にシフトし、1.0 GPa以上で消失した。これはCsFeCl3の場合と同様に、圧力印加が強磁性的な鎖内の交換相互作用を増強する役割を担うことを示している。本研究成果の一部について国際会議で発表を行い、プロシーディングの執筆・投稿を行った。
2: おおむね順調に進展している
3He温度領域における圧力下磁化測定システムの立ち上げに関しては当初の計画より遅れているが、関連物質RbFeBr3の圧力下研究に進展が見られ、国際学会での発表及びプロシーディングスの執筆・投稿を行った。更にCsFeCl3の圧力下中性子散乱測定及びμSR測定に関して共同研究を通して進めている最中である。以上を総合的に判断し、「おおむね順調に進展している」とした。
本年度の未解決課題に取り組むと共に、3He温度領域における圧力下磁化測定システムの立ち上げを行う。始めにiHelium3（磁気特性測定装置MPMS専用の3He冷凍機）に搭載可能な圧力発生装置を作成し、圧力テスト及び温度テストを行う。本測定システムを用いてCsFeCl3の低温・圧力下磁化測定を行い、これまでに得られている1.8 Kよりも低温領域における圧力下磁気相図を完成させる。また、RbFeBr3の圧力下磁化測定については得られた結果の十分な解析及び議論を行い論文執筆を行う。
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すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)
Physical Review B
巻: 93 ページ: 104409 (1-7)
10.1103/PhysRevB.94.104409
巻: 94 ページ: 094421 (1-8)
10.1103/PhysRevB.94.094421
