2023 年度研究成果報告書

磁場中の中性子回折を利用したスピン間に働く交換相互作用の値の決定方法の確立

研究課題

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研究課題/領域番号	18K03551
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関	国立研究開発法人物質・材料研究機構
研究代表者	長谷正司国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 主席研究員 (40281654)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2024-03-31
キーワード	磁場中の中性子回折 / 磁場誘起磁気モーメント / スピン / 交換相互作用 / 常磁性状態
研究成果の概要	研究目標は、スピン間に働く交換相互作用の値を、汎用的に、簡便に、正確に決定する方法の確立である。Cu3(P2O6OD)2の6T、1.6KでのCu1とCu2サイトの磁場誘起磁気モーメントの値を0.43と0.013muBと評価した。この結果はこの物質のスピン模型（スピン1/2の3倍周期鎖）で予想される結果と一致する。Ni2V2O7の10T、1.9KでのNi1とNi2サイトの磁場誘起磁気モーメントを0.3と1.9muBと評価した。この結果はこの物質のスピン模型（スピン1のダイマー・モノマー模型）で予想される結果と一致する。また、K2Cu3O(SO4)3とYbCo2も中性子回折を利用して研究した。
自由記述の分野	磁性
研究成果の学術的意義や社会的意義	スピン、電荷、軌道などの効果が絡み合った強相関系物質が次世代デバイスの材料物質である。スピンに関する部分では、スピン間に働く交換相互作用（スピンを互いに逆向きにする反強磁性相互作用など）の値を把握することが重要である。よって、交換相互作用の値を、汎用的に（色々な物質に適用できる）、簡便に、正確に決定する方法の確立が重要となっている。本研究で、磁場中の中性子回折を用いて、磁性イオンサイト毎の磁化を評価し、交換相互作用の値の決定に利用できることを示すことができた。今後、強相関系物質を用いたデバイスの開発に役立つことが期待される。