| 研究課題/領域番号 |
18H01173
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
寺崎 一郎 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30227508)
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| 研究分担者 |
堀田 知佐 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (50372909)
安井 幸夫 明治大学, 理工学部, 専任教授 (80345850)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | スピン液体 / 相互作用の競合 / 二量体格子 |
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| 研究実績の概要 |
本研究代表者らは、最近スピン液体候補物質Ba3ZnRu2O9を発見した。そして、この物質の磁性を担うRu2O9二量体の中では、二量体間・二量体内の反強磁性相互作用が競合し磁気秩序が抑制されているのではないかということを提案した。本申請研究は、相互作用の競合が生み出す新しいタイプのスピン液体を探索し、上の提案を検証するものである。
MサイトおよびRuサイトを微量に異種元素で部分置換した一連の試料を作成し、磁化や比熱を低温まで計測した。とくにMサイトへの希薄磁性イオン置換試料については内部磁場分布を考慮した解析を進めている。RuサイトのNb置換は異常な常磁性成分が表れた。μSR測定については申請が採択されたが、新型コロナ感染症拡大で実験が延期され、先が見通せない状態である。
Ba3Co1-xCaxRu2O9のxの全領域について多結晶試料を合成し、磁化率・比熱測定および中性子回折実験を行った。その結果、Co→Ca置換による磁気的特性の変化や、Co2+スピンとRu5+スピンのスピン状態を明らかにするとともに、温度Tと組成xに関する磁気相図を作成した。この系の磁気的基底状態は、x=0の反強磁性長距離秩序状態から、Co→Ca置換とともに、スピングラス状態、常磁性状態と移り変わっていき、x=1では非磁性状態になることがわかった。
S=1の三角格子上に並んだダイマースピンモデルにおいて単純な磁気秩序相以外に、シングレット相の近傍に３つの四極子相が現れることを明らかにした。そのうち１つは、いわゆるp-ネマティック秩序と磁気秩序が競合した状態にあり、長距離秩序のないスピン液体的な相である可能性が高い。この結果は実験が行われている一連のダイマー物質系の相転移の傾向と整合している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
不純物効果の研究はM=Caのスピンギャップ系の計測を含め、計画以上に進展している。しかし、新型コロナ感染症の拡大で、μSRなどの共同利用が延期になったり対面での研究打合せができずその分進展が遅れており、総合的に(2)と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
オンラインでの研究打合せや研究会など遠隔で可能な研究スタイルを模索するとともに、試料を郵送して測定を依頼するなどで共同研究を維持したい。
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