メスバウアー分光によるネプツニウム化合物の局所磁性直接観察

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17540311
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 本間 佳哉 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (00260448)
• 研究分担者: 中田 正美 日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門, 副主任研究員 (60370441) ; 那須 三郎 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科(東北大学・金属材料研究所)(平成17年4月〜9月), 名誉教授(客員教授) (00030057) ; 青木 大 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30359541) ; 中村 彰夫 日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 主任研究員 (80370443) ; 塩川 佳伸 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50111307)
• キーワード: メスバウアー分光 / ^<237>Np / ^<57>Fe / NpFeGa_5 / 内部磁場 / 四極子相互作用 / 磁気モーメント

研究概要

本研究課題の下、わが国で始めてネプツニウム金属間化合物のメスバウアー分光に着手した。^<57>Co線源と入手困難な^<241>Am線源を導入して、^<57>Feメスバウアー分光ならびに^<237>Npメスバウアー分光を反強磁性化合物NpFeGa_5に適用した。^<57>Feメスバウアー分光は室温から低温まで測定し、超微細パラメーターの温度依存性を詳細に調べた。内部磁場はT_N=117K以下でブリルアン関数的に増大し、4.2Kでは1.9テスラに達した。また、アイソマーシフトはデバイ因子を反映して参照物質のUFeGa_5(低温まで常磁性体)と同様の振る舞いを示した。常磁性状態で殆どゼロである四極子相互作用はT_N直下から60K付近まで負の値が観測され、磁歪が誘起されていると考えられる。さらに1テスラの磁場中での^<57>Feメスバウアー分光を測定し、外部磁場と内部磁場が逆向きであることが確認された。以上からFeサイトの内部磁場はNpモーメントからのトランスファーでは無くFe自身に磁気モーメントが発現しているものと考えられる。中性子回折からもFeの磁気モーメントの存在は示唆されている。さらに、^<237>Npメスバウアースペクトルを10Kで測定した。磁気分裂による16本のピークが観測され、内部磁場は204テスラに達しており、カップリングコンスタントとして経験値A=215T/μ_Bを用いるとNpの持つ磁気モーメントは0.94μ_Bとなった。また、アイソマーシフトはNpAl_2に対して+5.5mm/sとなりNpイオンは3価であることが確認された。
わが国で初めてネプツニウム金属間化合物にメスバウアー分光を適用することにより、磁化測定・中性子回折で提案されていたNpFeGa_5の磁気構造に、定量性を与えることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetically induced quadrupole splitting and hyperfine field in NpFeGa_5. (2005)
  • 著者名/発表者名: Homma Y., Nasu S., Aoki D., Kaneko K., Metoki N., Yamamoto E., Nakamura A., Morimoto S., Yasuoka H., Onuki Y., Shiokawa Y.
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter. 359 ページ: 1105-1107
• [雑誌論文] Magnetic and electrical properties of NpTGa_5 (T=Fe, Rh and Ni). (2005)
  • 著者名/発表者名: Aoki D., Homma Y., Shiokawa Y., Sakai H., Yamamoto E., Nakamura A., Haga Y., Settai R., Onuki Y.
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 74(8) ページ: 2323-2331
• [雑誌論文] NMR study of NpFeGa_5. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kambe S., Homma Y., Tokunaga Y., Sakai H., Aoki D., Yamamoto E., Nakamura A., Shiokawa Y., Walstedt RE.
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter. 359 ページ: 1072-1074
• [雑誌論文] Electrical and magnetic properties in NpTGa_5 (T=Fe, Co, Ni). (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto E., Aoki D., Homma Y., Shiokawa Y., Haga Y., Nakamura A., Onuki Y.
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter. 359 ページ: 1099-1101
• [雑誌論文] Magnetic structure of NpTGa5 (T : Fe, Co, Ni). (2005)
  • 著者名/発表者名: Honda F., Metoki N., Kaneko K., Aoki D., Homma Y., Yamamoto E., Shiokawa Y., Onuki Y., Colineau E., Bernhoeft N., Lander GH.
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter. 359 ページ: 1147-1149
• [雑誌論文] Magnetic structure and metamagnetism in single crystals of NpCoGa_5. (2005)
  • 著者名/発表者名: Metoki N., Kaneko K., Colineau E., Javorsky P., Aoki D., Homma Y., Boulet P., Wastin F., Shiokawa Y., Bernhoeft N., Yamamoto E., Onuki Y., Rebizant J., Lander GH.
  • 雑誌名: Physical Review B. 72(1) ページ: 014460-1-014460-8