超強磁場下における機能性材料および生体物質のNMR/ESR法による研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17072005
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 鄭 国慶 岡山大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (50231444)
• 研究分担者: 萩原 政幸 大阪大学, 極限量子科学研究センター, 教授 (10221491) ; 後藤 貴行 上智大学, 理工学部, 教授 (90215492) ; 太田 仁 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 教授 (70194173) ; 熊谷 健一 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70029560)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2009
• キーワード: 強磁場 / 磁気共鳴 / 超伝導 / 量子磁性

研究概要

本研究の目的は強磁場下磁気共鳴計測法の開発及び物性研究への応用である。主な成果は:
(1) 48Tまでのパルス磁場下においてスピンエコー法によるNMRスペクトルの計測に世界で初めて成功し、パルス磁場NMRという新領域を創成した。
(2) 東北大学に設置しているハイブリッド磁石などを用いて、44Tまでの定常磁場下でNMR測定を行い、銅酸化物高温超伝導体の基底状態や量子スピン磁性体NH_4CuCl_3の磁場誘起マグノンの性質を明らかにした。さらに、重い電子系物質CeCoIn_5において空間変調した超伝導相を観測した。
(3) ESR技術の適用を70T級の強磁場域に伸張し、量子スピン磁性体NDMAP, BaCoV_2O_8, Pb_2V_3O_9やフラストレート磁性体CuCrO_2やNiGa_2S_4などにおける磁気励起の性質を明らかにした。さらに、生物系への応用を展開した。Mn-ミオグロビンにおいて高周波ESRの測定に初めて成功し、結晶場定数の定量的決定に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Spiral-plane flop probed by ESR in the multiferroic triangular-lattice antiferromagnet CuCrO2 (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, S. Ohotomo, S. Kimura, M. Hagiwara, K. Kimurai, T. Kimura, T. Okuda, K. Kindo
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 81 ページ: 033104-1-4
• [雑誌論文] Spin-Echo NMR in Pulsed High Magnetic Fields up to 48 T (2009)
  • 著者名/発表者名: G. -Q. Zheng, K. Katayama, M. Nishiyama, S. Kawasaki, N. Nishihagi, S. Kimura, M. Hagiwara, K. Kindo:
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 78 ページ: 095001(1)-095001(2)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic spin fluctuations and multiple superconducting gaps in hole-doped Ba0. 7K0. 3Fe2As2: NMR in a single crystal (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Matano, Z. Li, G.L. Sun, D.L. Sun, C.T. Lin, M. Ichioka, G. -Q. Zheng
  • 雑誌名: Europhys. Lett. 87 ページ: 27012(1)-27012(6)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of electron correlations in LixCoO2 (x=0.0-0.35) using 59Co nuclear magnetic resonance and nuclear quadrupole resonance techniques. (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Kawasaki, T. Motohashi, K. Shimada, T. Ono, R. Kanno, M. Karppinen, H. Yamauchi, G. -Q. Zheng
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 79 ページ: 220514(R)-1-220514(R)-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Inoue, S. Tani, S. Hosoya, K. Inokuchi, T. Fujiwara, T. Saito, T. Suzuki, A. Oosawa, T. Goto, M. Fujisawa, H. Tanaka, T. Sasaki, S. Awaji, K. Watanabe, N. Kobayashi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 79 ページ: 174418(1)-174418(7)
• [雑誌論文] Development and Application of High-Frequency ESR up to 55 T. (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Ohta, S. Okubo, N. Souda, M. Tomoo, T. Sakurai, T. Yoshida, E. Ohmichi, M. Fujisawa, H. Tanaka, R. Kato
  • 雑誌名: Appl. Magn. Reson. 35 ページ: 399-410
• [雑誌論文] High-field multifrequency electron-spin-resonance study of the Haldane magnet Ni(C5H14N2)2N3(PF6) (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kashiwagi, M. Hagiwara, S. Kimura, Z. Honda, H. Miyazaki, I. Harada, K. Kindo
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 79 ページ: 024403-1-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-singlet superconductivity with multiple gaps in PrO0. 89F0. 11FeAs. (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Matano, Z.A. Ren, X.L. Dong, L.L. Sun, Z.X. Zhao, G. -Q. Zheng
  • 雑誌名: Europhys. Lett. 83 ページ: 57001
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-field electron spin resonance in the two-dimensional triangular-lattice antiferromagnet NiGa2S4 (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, S. Kimura, M. Hagiwara, Y. Nambe, S. Nakatsuji, Y. Maeno, K. Kindo
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 78 ページ: 180404(R)-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-frequency and high-field EPR study of manganese(III) protoporphyrin IX reconstituted myoglobin with an S = 2 integer electron spin. (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Horitani, H. Yashiro, M. Hagiwara, Hiroshi Hori
  • 雑誌名: Journal of Inorganic Biochemistry 102 ページ: 781-788
• [雑誌論文] Spin Triplet Superconducting State due to Broken Inversion Symmetry in Li2Pt3B (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Nishiyama, Y. Inada, G. -Q. Zheng
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 98 ページ: 047002-1047002-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local spin moment configuration in the frustrated s = 1/2 Heisenberg triangular antiferromagnet V15 determined by NMR. (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Furukawa, Y. Nishisaka, K. Kumagai, P. Kogerler, F. Borsa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 75 ページ: 220402(R)
• [雑誌論文] Field Induced Order to Disorder Transition Driven by a Softening of Spinon Excitation (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Kimura, H. Yashiro, K. Okunishi, M. Hagiwara, Z. He, K. Kindo, T. Taniyama, M. Itoh
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 99 ページ: 087602-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field-Induced Ferromagnetic Order and Colossal magnetoresistance in La1. 2Sr1. 8Mn2O7:A 139La NMR Study. (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Shiotani, J.L. Sarrao, G. -Q. Zheng
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 96 ページ: 057203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov State in a Perpendicular Field of Quasi-Two- Dimensional CeCoIn5 (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Kumagai, M. Saitoh, T. Oyaizu, Y. Furukawa, S. Takashima, M. Nohara, H. Takagi, Y. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. Vol.97 ページ: 227002,1-4
• [雑誌論文] Local Spin Moment Distribution in Antiferromagnetic Molecular Rings Probed by NMR (2006)
  • 著者名/発表者名: E. Micotti, Y. Fururkawa, K. Kumagai, S. Caretta, A. Lascialfari, F. Borsa, G.A. Timco, R.E.P. Winpenny
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 97 ページ: 267204,1-4
• [雑誌論文] ESR Measurements on One-dimensional Quantum Ferrimagnets A3Cu3 (PO4)4 with A=Sr and Ca in Submillimeter-wave Region (2006)
  • 著者名/発表者名: S. Kimura, H. Ishikawa, Y. Inagaki, M. Yoshida, S. Okubo, H. Ohta, H. Nojiri, A.B. Belik, M. Azuma, M. Takano
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. Vol.75 ページ: 094718,1-7
• [雑誌論文] High Field ESR Study of Three Dimensional Spin Frustrated System MgCr2O4 (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshida, T. Hirano, Y. Inagaki, S. Okubo, H. Ohta, H. Kikuchi, I. Kagomiya, M. Toki, K. Kohn
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. Vol.75 ページ: 044709,1-4
• [学会発表] NMR Study on Strongly Correlated Electron Superconductors under Static and Pulsed Magnetic-Fields up to 48 T (2009)
  • 著者名/発表者名: G. -Q. Zheng
  • 学会等名: 9th International Conference on Research in High Magnetic Fields (RHMF 2009)
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 20090722-20090725
• [学会発表] Exotic phases in quantum and frustrated spin systems (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Hagiwara
  • 学会等名: Spin Waves 2009
  • 発表場所: St. Petersburg, Russia
  • 年月日: 20090607-20090612
• [学会発表] NMR study of transitional-metal-oxide superconductors under static and pulsed high magnetic fields (2008)
  • 著者名/発表者名: G. -Q. Zheng
  • 学会等名: the Sixth International Conference on Physical Phenomena in High Magnetic Fields (PPHMF-VI)
  • 発表場所: Laulasmaa Resort, Estonia. 招待講演
  • 年月日: 20080801-20080805
• [学会発表] Developments of Multi-Extreme High Frequency ESR Measurements System using a Pulsed Magnetic Field (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Ohta
  • 学会等名: 6th Asia Pacific EPR/ESR Symposium 2008
  • 発表場所: Queensland, Australia. 招待講演
  • 年月日: 20080713-20080718
• [学会発表] High-field ESR and thermodynamic studies of uniform and bond-alternating S=1 spin chains (2006)
  • 著者名/発表者名: M. Hagiwara
  • 学会等名: American Physical Society (APS) March Meeting
  • 発表場所: Baltimore, MD, USA招待講演
  • 年月日: 20060313-20060317
• [学会発表] Microscopic Evidence of FFLO State in CeCoIn5 Probed by NMR (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Kumagai
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: Vienna, Austria招待講演
  • 年月日: 20050626-20050630
• [図書] 超伝導ハンドブック (2009)
  • 著者名/発表者名: 鄭国慶, 他
  • 総ページ数: 195-198
  • 出版者: 朝倉書店
• [備考]
  • URL: http://www.physics.okayama-u.ac.jp/zheng_homepage