研究課題/領域番号 |
19K20595
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研究機関 | 室蘭工業大学 |
研究代表者 |
宮崎 正範 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 助教 (30634357)
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研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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キーワード | μSR / 量子ビーム / 複合アニオン / 構造解析 / 磁性 / ペロブスカイト型酸化物 |
研究実績の概要 |
本研究の目的は、従来法では困難である『複合アニオン配列決定を可能にする量子ビーム複合解析による酸素スピン観測法を確立する』ことを目指すものである。物質内の核スピンとミュオンスピンによる共鳴現象(μ-LCR実験)から、核スピンとの距離を見積もり、物質中におけるミュオンサイトを実験的に特定することが1つの大きな目標である。 昨年までに行ったLa2CuO4のμ-LCR実験では、反強磁性転移温度TNが高く、その磁性の影響を避けるために信号強度が小さくなる比較的高い温度でしか実験ができず、ノイズと共鳴磁場を十分区別するだけの信号強度が得られていなかった。そこで、本年度では結晶の対称性が変わらない程度にSrを僅かに置換させたLa2-xSrxCuO4(x=0.02), TN~10 Kの焼結体試料を合成し、磁性成分に邪魔されずかつ核磁気緩和が十分観測される50Kで縦磁場0-150Gまでのμ-LCRテスト実験をJ-PARCにて行なった。その結果以前、高温(280K)で観測された弱い信号は共鳴磁場ではなくノイズであることがわかった。また、0-150Gの間にはCu核の共鳴磁場がないことがわかった。しかしながら、大きな磁場を印加するために必要な電磁石電源にトラブルがあり(修理中)、本実験中にはそれ以上の磁場印加はできずCu核との共鳴磁場を明らかにするまでには至らなかった。 また、中性子回折実験による酸素スピン(密度分布)を明らかにしようとする試みについて、La2CuO4より酸素スピンの磁気体積分率が大きく反射強度がより大きいと期待されるLa2NiO4に対象物質を絞り、複数ドメインかつ双晶のないLa2NiO4の純良単結晶を目指した育成を研究協力者の実験装置を用いて行った。単結晶育成用原料棒の作成には、数十g単位で大量の多結晶試料の合成が必要であるためマッフル型高温昇温炉の導入をおこなった。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度もcovid-19による影響を受けて、学内業務の増加や緊急事態制限や蔓延防止等重点措置等による移動制限により、限られた回数の中での学外実験施設での結晶試料作りや大型実験施設の実験の実施をおこなった。このような状況が二年間続いていることで当初計画より研究進捗が遅れることが懸念される。 また、当初計画で予定していた海外施設でのμSRや中性子実験については、これまで渡航制限があり、実施が見通せなかったことから、一部計画変更を行い、国内施設で実施を行う方向に切り替えた。当初計画からやや遅れがでるがこれにより研究を進捗させることができるようになった。
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今後の研究の推進方策 |
μ-LCRの本実験に向けて、引き続き試料準備を行うとともにJ-PARCで零磁場μSR、μ-LCR実験を行い、ミュオンサイトの特定を行っていき、μSRからLa2CuO4及びLa2NiO4における酸素スピンによる磁気モーメントの有無を明らかにしていく。 中性子実験については、R4年度においても東北大学金属材料研究所中性子センターGIMRT共同研究が採択されたので、並行して研究協力者の協力を得ながら、中性子回折実験によるLa2NiO4単結晶試料における酸素スピン密度分布解析に向けての準備実験を、稼働再開がされた国内原子炉中性子実験施設JRR3で行っていく予定である。 また、上記で得られたμSR、μ-LCR実験によるミュオンサイト決定法を応用して、複合アニオン化合物SrTaO2Nにおいて、O/Nのアニオン配列決定について知見を得ることを目的にJ-PARCでμSR/μ-LCRの実験課題申請を行っている。採択されれば、本手法を用いたO/Nのアニオン配列決定を試みる。
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