磁化プラトー現象を示す新しい量子スピン磁性体の合成と磁性研究

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18540343
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 菊池 彦光 福井大学, 工学研究科, 教授 (50234191)
• キーワード: 磁化プラトー / 量子スピン系 / スピンフラストレーション / 強磁場 / 反強磁性体 / 一次元磁性体 / NMR / ダイヤモンド鎖

研究概要

本研究の目的は磁化プラトー現象を示す事が期待される新しい量子スピン系物質を探索・合成し、実際に磁化プラトー現象を観測してその磁性を研究することである。Cu^<2+>イオンがダイヤモンド鎖を形成しているCu_3(MoO_4)_2(OH)_2およびCu_3(MoO_4)_2(OH)_2-(4,4'-bipyridine)の磁化、磁化率を詳細に測定した。明確な磁化プラトーは見られなかったものの一次元フェリモデルで説明できた。我々が最初にダイヤモンド鎖磁性体であることを示したCu_3(CO_3)_2(OH)_2(アズライト)のCu-NMR測定を単結晶を用いて行った。その結果、モノマー、ダイマー各状態にある銅イオンスピンの微視的な配置構造を明らかにし、磁化等の巨視的測定に基づく、プラトー状態に関する我々の主張をほぼ支持する結果を得た。しかし実験結果を説明するためには単純なダイヤモンド鎖モデルでは不十分であることが分かり、アズライトの磁性を理解するためには更なる研究が必要である。新規化合物として、磁気異方性が大きいスピンダイマー化合物M(SeO_3)・2H_2O(M=Co, Ni)の強磁場磁化、磁化率、NMR測定を行い、多段のステップからなる磁化曲線を観測した。

研究成果

• [雑誌論文] Spin Configurati on in the 1/3 Magnetization Plateau of Azurite Determined by NMR (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Aimo, S. Kramer, M. Klanjsek, M. Horvatic, C. Berthier, H. Kikuchi
  • 雑誌名: Physical Review Letters 102 ページ: 127205(4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-frequency ESR study of S=1/2 frustration systems Zn_xCu_<4-x>(OH)_6Cl_2 (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Tomoo, S. Okubo, T. Sakurai, T. Toinita, M. Fujisawa, H. Ohta, H. Kikuchi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 145 ページ: 012035(4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] High field ESR measurements of S=1/2 kagome Heisenberg antiferromagnet ZnCu_3(OH)_6Cl_2 (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Okubo, M. Tomoo, H. 0hta, H. Kikuchi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 145 ページ: 012011(4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] ^1H-NMR study of S=1/2 frustrated antiferromagnet Zn_xCU_<4-x>(OH)_6Cl_2 varying from kagome (x=1) to pyrochlore (x=O) (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kikuchi, Y. Kubo, Y. Fujii
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 145 ページ: 012009(4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] External Magnetic Field Effects on a Distorted Kagome Antiferromagnet (2008)
  • 著者名/発表者名: J. -H. Kim, S. Ji, S. -H. Lee, B. Lake, T. Yildirim, H. Nojiri, H. Kikuchi, K. Habicht, Y. Qiu, K. Kiefer
  • 雑誌名: Physical Review Letters 101 ページ: 107201(4)
  • 査読あり
• [学会発表] S=1/2パイロクロア型反強磁性体Cu_2(OH)_3Clの強磁場ESR測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 友尾水樹, 大久保晋, 藤津真士, 櫻井敬博, 太田仁, 菊池彦光
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] ハニカム格子反強磁性体InCu_<2/3>V_<1/3>O_3の^<51>V NMR (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤井 裕, 高橋 大介, 菊池 彦光, 大久保 晋, 太田 仁
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] 二次元三角格子反強磁性体InMnO_3の磁気秩序 (2009)
  • 著者名/発表者名: 菊池彦光, 渡逡功雄, 鈴木栄男, 川股隆行, A. Amato
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] S=l/2低次元反強磁性体DioptaseのCu/Si-NMR (2009)
  • 著者名/発表者名: 萩原健太, 後藤貴行, 造田法弥, 藤澤真士, 大久保晋, 櫻井敬博, 大道英二, 太田仁, 稲垣祐次, 菊池彦光, 小野俊雄, 田中秀数, 上床美也
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] 三角格子反強磁性体InMnO_3の強磁場ESR測定II (2009)
  • 著者名/発表者名: 松見成朗, 大久保晋, 藤澤真士, 太田仁, 古川貢, 中村敏和, 菊池彦光
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-27
• [学会発表] ハニカム格子反強磁性体InCu_<2/3>V_<1/3>O_3の核磁気緩和 (2008)
  • 学会等名: 2008年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
  • 発表場所: 福井市
  • 年月日: 2008-11-29
• [学会発表] スピンタイマー化合物Co(SeO_3)・2H_2Oの1H-NMR (2008)
  • 著者名/発表者名: 荒井 智也, 田邊 雄一, 菊池 彦光, 藤井 裕, 松尾 晶, 金道 浩一
  • 学会等名: 2008年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
  • 発表場所: 福井市
  • 年月日: 2008-11-29
• [学会発表] 三角格子反強磁性体HCrO_2の磁気秩序 (2008)
  • 著者名/発表者名: 菊池 彦光, 藤井 裕, 渡邊 功雄, 鈴木 栄男, 川股 隆行, A. Amato
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 盛岡市
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] カゴメ格子磁性体Zn_xCu_4-x(OH)_6Cl_2(O≦x≦1)のサブミリ波ESRIV (2008)
  • 著者名/発表者名: 友尾水樹, 大久保晋, 撰井敬博, 藤沢真土, 太田仁, 菊池彦光
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 盛岡市
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] 三角格子反強磁性体InMnO_3の強磁場ESR測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 松見成朗, 大久保晋, 藤渾真士, 太田仁, 菊池彦光
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 盛岡市
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] 新規スピンタイマー化合物M(SeO_3)・2H_20(M=Co, Ni)の強磁場磁化過程 (2008)
  • 著者名/発表者名: 田邊 雄一, 菊池 彦光, 藤井 裕, 松尾 晶, 金道 浩一
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 盛岡市
  • 年月日: 2008-09-21
• [学会発表] ダイヤモンド鎖化合物Cu_3(OH)_2(MoO_4)_2の強磁場ESR測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 日野俊一, 大久保晋, 太田仁, 菊池 彦光
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 盛岡市
  • 年月日: 2008-09-21
• [学会発表] H-NMR study of the idle-spin magnet Cu_3(OH)_4SO_4 (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Fujii, Y. Azuma, H. Kikuchi, Y. Yamamoto
  • 学会等名: Highly Frustrated Magnet ism 2008
  • 発表場所: Braunschweig, Germany
  • 年月日: 2008-09-10
• [学会発表] 1H-NMR study of S=1/2 frustrated antiferromagnet Zn_xCu_<4-x>(OH)_6Cl_2 varying from kagome (x=1) to pyrochlore (x=0) (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kikuchi, Y. Kubo, Y. Fujii
  • 学会等名: Highly Frustrated Magnet ism 2008
  • 発表場所: Braunschweig, Germany
  • 年月日: 2008-09-10
• [学会発表] High Field Magnetization of Diamond Chain Compound (4, 4'-bpy) Cu_3 (0H)_2(Mo0_4)_2 (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kikuchi. Y. Tanabe, Y. Fujii, A. Matsuo, K. Kindo
  • 学会等名: 25th International Conference on Low Temperature Physi cs
  • 発表場所: Amsterdam, Nether land
  • 年月日: 2008-08-10
• [図書] 金属錯体の現代物性化学 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山下正廣(編著), 小島憲道(編著), 芥川智行, 網代芳民, 有馬孝尚, 井上克也, 大越慎一, 大塩寛紀, 大場正昭, 岡本博, 加藤礼三, 菊池彦光, 北川宏, 小林昭子, 小林厚志, 小林速男, 志賀拓也, 高石慎也, 竹谷純一, 坪山明, 中村貴義, 長谷川美貴, 速水真也, 宮坂等, 守友浩, 山田鉄平共著
  • 総ページ数: 420
  • 出版者: 三共出版