| 研究実績の概要 |
本研究の本質的な課題は、構造が不規則なアモルファス酸化物においてマグノンの励起が可能かという点にある。この本質を拡張して換言すれば、磁気モーメントが空間的に不規則に分布した酸化物系において長距離の強磁性秩序は存在できるかということになる。特に酸化物にこだわるのは、伝導電子が存在せず磁気モーメント間の相互作用が局所的な交換相互作用である系において長距離的な強的（フェロ的）秩序（ここでは強磁性）が可能かという点への興味である。
2021年度はTb3+を高濃度に含有する酸化物ガラスを対象に、磁性、磁気光学的性質を調べた。一つの系はTb2O3-Al2O3-SiO2-B2O3であり、磁性については電子スピン共鳴と磁化測定を用いて、また、磁気光学効果についてはファラデー回転角を測定して、テルビウムイオンの磁気モーメントと磁気的相互作用に関する情報を得た。また、ガラスの作製条件を最適化することによって、Tb3+のみを含み、濃度が60 mol%に達する組成のガラスを得た。このガラスのファラデー回転角は実用化されているTb3Ga5O12単結晶の値の1.7倍に達した。
2022年度は酸化物結晶ではあるものの磁気モーメントの分布に不規則性を導入することが可能な(Eu,M)ZrO3系酸化物固溶体（Mは2族元素）を対象に、Eu2+の磁気モーメントが空間的に不規則に分布した状態を実現して磁気的性質を調べた。特に(Eu,Ba)ZrO3系ではEu2+のBa2+による置換で磁気モーメントが希釈され分布が不規則になるにもかかわらず強磁性が安定化する。研究代表者らが過去に報告した理論計算の結論に基づき、Eu2+がイオン半径の大きなBa2+で置換されることによりペロブスカイト型構造におけるZrO6八面体の回転が抑えられ、Eu2+の4f軌道とZr4+の4d軌道の重なりが減少することでEu2+間のZr4+を介した超交換相互作用が弱くなり、結果としてEu2+の5d軌道を介した間接交換相互作用による強磁性が現れると解釈した。
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