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

2006 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 17540311
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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, 名誉教授 (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)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• キーワード: メスバウアー / 磁性 / ネプツニウム / アクチノイド / 内部磁場 / 磁気構造 / 5f電子 / 電子状態

研究概要

本研究課題では^<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駆使して、ネプツニウム金属間化合物の電子状態、特に磁性状態の解明を行った。^<241>Am線源を用いた^<237>Npメスバウアー分光をネプツニウム化合物に適用したのは我が国初めての成果である。また、磁化、電気抵抗、比熱といった基礎物性測定も相補的に行った。
我々は米ロスアラモスにおけるPuCoGa_5の18Kでの超伝導発見に触発されて、NpTGa_5の基礎物性測定を系統的に行ったがいずれも磁性体であった。その中でNpFeGa_5はNpサイトに加えFeサイトも磁気モーメントを有する可能性が中性子回折により指摘された。そこで^<57>Feメスバウアー分光を測定するとFeサイトの内部磁場は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た。そこで、^<57>Feメスバウアー分光を磁場中で測定し、外部磁揚と内部磁場が逆向きであることを見出した。
さらに、^<237>Npメスバウアースペクトルを10-70Kで測定した。磁気分裂が観測され、内部磁場は204テスラに達しており、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。
強磁性体NpSb_2のメスバウアー分光も行った。磁化測定との検証からNpサイトの局在モーメントに対し伝導電子は負に分極してネットとして1.6μ_Bの磁化が発現していることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Electrical and Magnetic Properties of an Ising-type Ferromagnet NpSb_2 (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Homma, D.Aoki, Y.Haga, H.Sakai, S.Ikeda, E.Yamamoto, A.Nakamura, Y.Shiokawa, Y.Onuki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan, 76 (2006), Vol.7 76・07(印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Electrical and Magnetic Prop erties of an Ising-typ e Ferromagnet NpSb_2 (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Homma, D.Aoki, Y.Haga, H.Sakai, S.Ikeda, E.Yamamoto, A.Nakamura, Y.Shiokawa, Y.Onuki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan Vol.7 (in press). ページ: 76
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Np-237 and Fe-57 Mossbauer study of NpFeGa_5 (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Homma, M.Nakada, A.Nakamura, S.Nasu, D.Aoki, H.Sakai, S.Ikeda, E.Yamamoto, Y.Haga, Y.Onuki, Y.Shiokawa
  • 雑誌名: Hyperfine Interactions 168 ページ: 1175-1179
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Hyperfine Interactions of NpFeGa_5 Observed by ^<237>Np and ^<57>Fe Mossbauer Spectroscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Homma, Saburo Nasu, A.Nakamura, Masami Nakada, D.Aoki, Naoto Metoki, E.Yamamoto, H.Sakai, S.Ikeda, Y.Haga, Y.Onuki, Y.Shiokawa
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 75(Supplement) ページ: 44-46
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Single Crystal Growth and Magnetic Properties of Neptunium Compounds. (2006)
  • 著者名/発表者名: D.Aoki, Y.Homma, H.Sakai, S.Ikeda, Y.Shiokawa, E.Yamamoto, A.Nakamura, Y.Haga, Y.Onuki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 75(Supplement) ページ: 36-38
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Magnetic properties and heavy electronic states in the antiferromagnet NpPtGa_5. (2006)
  • 著者名/発表者名: D.Aoki, Y.Haga, Y.Homma, Y.Shiokawa, E.Yamamoto, A.Nakamura, R.Settai, Y.Onuki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 75 ページ: 14715
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Characteristic high-field magnetization in a transuranium antiferromagnet NpRhGa_5. (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Sugiyama, H.Nakashima, D.Aoki, Y.Haga, E.Yamamoto, A.Nakamura, Y.Homma, Y.Shiokawa, K.Kindo, M.Hagiwara, Y.Onuki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan, 75 (2006) 75 ページ: 94707
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Neutron scattering study of magnetic structure and metamagnetic transition between low- and high-moment states of NpNiGa_5 (2006)
  • 著者名/発表者名: F.Honda, N.Metoki, K.Kaneko, S.Jonen, E.Yamamoto, D.Aoki, Y.Homma, Y.Haga, Y.Shiokawa, Y.Onuki
  • 雑誌名: Physical Review B 74 ページ: 144413
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Magnetic phase diagram and change in 5f electronic states in NpNiGa_5. (2006)
  • 著者名/発表者名: F.Honda, N.Metoki, K.Kaneko, S.Jonen, E.Yamamoto, D.Aoki, Y.Homma, Y.Shiokawa, Y.Onuki
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter 378-380 ページ: 1009-1010
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Magnetic structure and successive phase transition in NpRhGa_5. (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Jonen, N.Metoki, F.Honda, K.Kaneko, D.Aoki, Y.Homma, E.Yamamoto, Y.Haga, Y.Shiokawa, Y.Onuki
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter 378-380 ページ: 1018-1020
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Neutron diffraction study of magnetic structure and successive 5f electronic transition in the itinerant antiferromagnet NpRhGa_5. (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Jonen, N.Metoki, F.Honda, K.Kaneko, E.Yamamoto, Y.Haga, D.Aoki, Y.Homma, Y.Shiokawa, Y.Onuki
  • 雑誌名: Physical Review 74 ページ: 144412
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A-Type Antiferromagnetic Ordering and the Transition of the 5f Electronic State Accompanied by Unusual Moment Reorientation in NpRhGa_5. (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Jonen, N.Metoki, F.Honda, K.Kaneko, E.Yamamoto, Y.Haga, D.Aoki, Y.Homma, Y.Shiokawa, Y.Onuki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 75(Supplement) ページ: 41-43
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A magnetic compton scattering study of NpNiGa_5. (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Tsutsui, Y.Sakurai, M.Itou, D.Aoki, E.Yamamoto, Y.Homma, Y.Haga, A.Nakamura, Y.Shiokawa, Y.Onuki
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter 378-380 ページ: 1011-1012
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Hyperfine Interactions of NpFeGa_5 Observed by ^<237>Np and ^<57>Fe Mossbauer Spectroscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Homma, Saburo Nasu, A.Nakamura, Masami Nakada, D.Aoki, Naoto Metoki, E..Yamamoto, H.Sakai, S.Ikeda, Y.Haga, Y.Onuki, Y.Shiokawa
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 75 ページ: Supplement 44-46
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Single Crystal Growth and Magnetic Properties of Neptunium Compounds (2006)
  • 著者名/発表者名: D.Aoki, Y.Homma, H.Sakai, S.Ikeda, Y.Shiokawa, E..Yamamoto, A.Nakamura, Y.Haga, Y.Onuki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 75 ページ: Supplement 36-38
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Characteristic high-field magnetization in a transuranium antiferromagnet NpRhGa_5. (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Sugiyama, H.Nakashima, D.Aoki, Y.Haga, E.Yamamoto, A.Nakamura, Y.Homma, Y.Shiokawa, K.Kindo, M.Hagiwara, Y.Onuki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 75 ページ: 94707
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Neutron scattering study of magnetic structure and metamagnetic transition between low- and high-moment states of NpNiGa_5-art. no. 144413', Physical Review B, 7414 (2006), p. 4413. (2006)
  • 著者名/発表者名: F.Honda, N.Metoki, K.Kaneko, S.Jonen, E.Yamamoto, D.Aoki, Y.Homma, Y.Haga, Y.Shiokawa, Y.Onuki
  • 雑誌名: Physical Review B 74 ページ: 144413
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Magnetic phase diagram and change in 5f electronic states in NpNiGa_5 (2006)
  • 著者名/発表者名: F.Honda, N.Metoki, K.Kaneko, S.Jonen, E.Yamamoto, D.Aoki, Y.Homma, Y.Shiokawa, Y Onuki
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter 378-380 ページ: 1009-1010
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Magnetic structure and successive phase transition in NpRhGa_5 (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Jonen, N.Metoki, F.Honda, K.Kaneko, D.Aoki, Y.Homma, E.Yamamoto, Y.Haga, Y.Shiokawa, Y.Onuki
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter 378-380 ページ: 1018-1020
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Neutron diffraction study of magnetic structure and successive 5f electronic transition in the itinerant antiferromagnet NpRhGa_5. (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Jonen, N.Metoki, F.Honda, K.Kaneko, E.Yamamoto, Y.Haga, D.Aoki, Y.Homma, Y.Shiokawa, Y.Onuki
  • 雑誌名: Physical Review B 74 ページ: 144412
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A-Type Antiferromagnetic Ordering and the Transition of the 5f Electronic State Accompanied by Unusual Moment Reorientation in NpRhGa_5 (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Jonen, N.Metoki, F.Honda, K.Kaneko, E..Yamamoto, Y.Haga, D.Aoki, Y.Homma, Y.Shiokawa, Y.Onuki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 75 ページ: Supplement 41-43
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A magnetic compton scattering study of NpNiGa_5 (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Tsutsui, Y.Sakurai, M.Itou, D.Aoki, E.Yamamoto, Y.Homma, Y.Haga, A.Nakamura, Y.Shiokawa, Y.Onuki
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter 378-380 ページ: 1011-1012
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Magnetically induced quadrupole splitting and hyperfine field in NpFeGa_5. (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Homma, S.Nasu, D.Aoki, K.Kaneko, N.Metoki, E.Yamamoto, A.Nakamura, S.Morimoto, H.Yasuoka, Y.Onuki, Y.Shiokawa
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter 359 ページ: 1105-1107
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Magnetic and electrical properties of NpTGa_5 (T = Fe, Rh and Ni). (2005)
  • 著者名/発表者名: D.Aoki, Y.Homma, Y.Shiokawa, H.Sakai, E.Yamamoto, A.Nakamura, Y.Haga, R.Settai, Y.Onuki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 74 ページ: 2323-2331
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Quasi-two-dimensional Fermi surfaces in the flat antiferromagnetic Brillouin zone of NpRhGa_5. (2005)
  • 著者名/発表者名: D.Aoki, H.Yamagami, Y.Homma, Y.Shiokawa, E.Yamamoto, A.Nakamura, Y.Haga, R.Settai, Y.Onuki
  • 雑誌名: Journal of Physics-Condensed Matter 17 ページ: L169-L175
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] de Haas-van Alphen effect in NpCoGa_5. (2005)
  • 著者名/発表者名: D.Aoki, Y.Homma, Y.Shiokawa, E.Yamamoto, A.Nakamura, Y.Haga, R.Settai, Y.Onuki
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter 359 ページ: 1084-1086
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] NMR study of NpFeGa_5. (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Kambe, Y.Homma, Y.Tokunaga, H.Sakai, D.Aoki, E.Yamamoto, A.Nakamura, Y.Shiokawa, R.E.Walstedt
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter 359 ページ: 1072-1074
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Magnetic structure and metamagnetism in single crystals of NpCoGa_5. (2005)
  • 著者名/発表者名: N.Metoki, K.Kaneko, E.Colineau, P.Javorsky, D.Aoki, Y.Homma, P.Boulet, F.Wastin, Y.Shiokawa, N.Bernhoeft, E.Yamamoto, Y.Onuki, J.Rebizant, G.H.Lander
  • 雑誌名: Physical Review B 72 ページ: 014460
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Electrical and magnetic properties in NpTGa_5 (T = Fe, Co, Ni). (2005)
  • 著者名/発表者名: E.Yamamoto, D.Aoki, Y.Homma, Y.Shiokawa, Y.Haga, A.Nakamura, Y.Onuki
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter 359 ページ: 1099-1101
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Magnetic structure of NpTGa_5 (T : Fe, Co, Ni) (2005)
  • 著者名/発表者名: F.Honda, N.Metoki, K.Kaneko, D.Aoki, Y.Homma, E.Yamamoto, Y.Shiokawa, Y.Onuki, E.Colineau, N.Bernhoeft, G.H.Lander
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter 359 ページ: 1147-1149
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Magnetically induced quadrupole splitting and hyperfine field in NpFeGa_5 (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Homma, S.Nasu, D.Aoki, K.Kaneko, N.Metoki, E.Yamamoto, A.Nakamura, S.Morimoto, H.Yasuoka, Y.Onuki, Y.Shiokawa
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter 359 ページ: 1105-1107
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Magnetic and electrical properties of NpTGa_5 (T = Fe, Rh and Ni) (2005)
  • 著者名/発表者名: D.Aoki, Y.Homma, Y.Shiokawa, H.Sakai, E.Yamamoto, A.Nakamura, Y.Haga, R.Settai, Y.Onuki
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 74 ページ: 2323-2331
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Quasi-two-dimensional Fermi surfaces in the flat antiferromagnetic Brillouin zone of NpRhGa_5 studied by dHvA experiments and energy band calculations (2005)
  • 著者名/発表者名: D.Aoki, H.Yamagami, Y.Homma, Y.Shiokawa, E.Yamamoto, A.Nakamura, Y.Haga, R.Settai, Y.Onuki
  • 雑誌名: Journal of Physics-Condensed Matter 17 ページ: L169-L175
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] de Haas-van Alphen effect in NpCoGa_5 (2005)
  • 著者名/発表者名: D.Aoki, Y.Homma, Y.Shiokawa, E.Yamamoto, A.Nakamura, Y.Haga, R.Settai, Y.Onuki
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter 359 ページ: 1084-1086
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] NMR study of NpFeGa_5 (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Kambe, Y.Homma, Y.Tokunaga, H.Sakai, D.Aoki, E.Yamamoto, A.Nakamura, Y.Shiokawa, R.E.Walstedt
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter 359 ページ: 1072-1074
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Magnetic structure and metamagnetism in single crystals of NpCoGa_5-art. no. 014460 (2005)
  • 著者名/発表者名: N.Metoki, K.Kaneko, E.Colineau, P.Javorsky, D.Aoki, Y.Homma, P.Boulet, F.Wastin, Y.Shiokawa, N.Bernhoeft, E.Yamamoto, Y.Onuki, J.Rebizant, G H.Lander
  • 雑誌名: Physical Review B 72 ページ: 014460
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Electrical and magnetic properties in NpTGa_5 (T = Fe, Co, Ni) (2005)
  • 著者名/発表者名: E.Yamamoto, D.Aoki, Y.Homma, Y.Shiokawa, Y.Haga, A.Nakamura, Y.Onuki
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter 359 ページ: 1099-1101
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Lander, 'Magnetic structure of NpTGa_5 (T : Fe, Co, Ni) (2005)
  • 著者名/発表者名: F.Honda, N.Metoki, K.Kaneko, D.Aoki, Y.Homma, E.Yamamoto, Y.Shiokawa, Y.Onuki, E.Colineau, N.Bernhoeft, G H.
  • 雑誌名: Physica B : Condensed Matter 359 ページ: 1147-1149
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より