| 研究課題/領域番号 |
21K03478
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
樹神 克明 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (10313115)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 磁気対相関関数 / フラストレート金属磁性体 |
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| 研究実績の概要 |
フラストレート金属磁性体Mn3RhSiでは、磁気転移温度以上の温度領域で短距離磁気秩序相と常磁性相が、磁気転移温度以下では短距離磁気秩序相と長距離磁気秩序相がいわば相分離的に共存することがわかっている。この新奇な磁性状態の起源を明らかにする目的で、この系と同じ結晶構造をもつが低温で長距離磁気秩序のみを示すと考えられているMn3CoSiについてJ-PARCに設置されている高強度全散乱装置NOVAを用いて粉末中性子回折実験を行い、得られたデータから磁気対相関関数（磁気PDF）を導出した。低温の磁気秩序相で得られた磁気PDFは、Mn3RhSiの短距離と長距離の磁気秩序相が共存する温度領域でみられる磁気PDFと類似していることがわかった。この磁気PDFをもとにMn3CoSiの磁気構造を検討しているところである。
β-Mnは典型的なフラストレート金属磁性体として知られ、上記物質と類似の磁性イオンの配列を持ち、最低温まで長距離磁気秩序を示さない。この系の磁気構造を調べるために、非磁性MnサイトをCoで置換したβ-Mn0.8Co0.2についてJ-PARCの高強度全散乱装置NOVAにおいて粉末中性子回折実験を行い、得られたデータから磁気PDFの導出を行った。低温での磁気PDFは最近接Mn距離に対応するr=2.5 A付近で負のピークを持つとともに、3～5 A付近で正のピークをもつ。この振る舞いは中性子回折データに対してRMCシミュレーションで得られたスピン相関関数と類似している。現在この磁気PDFをもとにこの系の短距離磁気構想解析を行っている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
上記のように予定していたβ-Mn系の局所磁気構造解析は現在進行中であるが、それと並行して実施する予定であったLiMn2O4の磁気PDF解析については、試料合成が思うように進んでおらず、中性子回折実験が実施できていない状況である。また新型コロナウイルス感染症の影響により、出席予定の学会などがオンライン開催になり、研究の遂行に必要な情報収集や研究者との意見交換、議論などが一部実施できなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
フラストレート金属磁性体に対して中性子回折実験から磁気PDFを導出し、その局所磁気構造を調べる。
β-Mn系については前年度得られた磁気PDFをもとに局所磁気構造解析を進めると同時に、JRR-3に設置されている粉末回折装置HRPDを用いて中性子回折実験を行い、磁気PDFの温度依存性も詳しく調べる。また同じくJRR-3に設置されている3軸分光器TAS-1において偏極中性子を用いた回折実験を行い、より精密に磁気PDFを導出して局所磁気構造解析に用いる。
またLiMn2O4の試料合成を行い、粉末回折装置HRPDにおいて中性子回折実験を行い、磁気PDFを導出する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルス感染症の影響により、参加を予定していた学会などが一部オンライン開催となり、当初予定より旅費を使用しなかったため。
中性子回折実験に用いる試料を合成するための試薬や消耗品、また中性子回折実験用の試料容器の購入に使用する。
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