| 研究課題/領域番号 |
21H01045
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| 配分区分 | 補助金 |
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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 |
古府 麻衣子 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 J－PARCセンター, 研究副主幹 (70549568)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | スピングラス / 中性子散乱 / 局所磁気励起 |
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| 研究実績の概要 |
スピングラスは、ランダムネスとフラストレーションを有する広範囲の磁性体に遍在する。複雑な磁気緩和挙動や履歴現象について多数報告がある一方、磁気励起に関する知見はほとんど得られていない。本研究の目的は、スピングラス状態に固有の素励起は存在するのか？その起源は何か？を明らかにすることである。R3年度は、古典系スピングラスの代表物質である、結晶性の希薄磁性合金Cu1-xMnxとアモルファス酸化物FeO-Al2O3-SiO2を中性子非弾性散乱により調べた。スピングラス転移温度以下で、ボーズ因子でスケールされる局所磁気励起を観測することに成功した。この局所磁気励起は構造ガラスに普遍的に見られる局所振動励起（ボゾンピーク）と共通点が多いことから、「磁気ボゾンピーク」と呼んでいる。R4年度はCu1-xMnx試料のMn濃度依存性を調べた。Mn濃度を大きくするとスピングラス転移温度が上昇し、それに伴い磁気ボゾンピークのエネルギーが増加することがわかった。R3-4年度に選られた結果から、原子配列の規則性によらず磁気ボゾンピークが存在すること、そのエネルギーは磁気相関の強さに大まかに比例すること、が明らかになった。構造のボゾンピークのエネルギーは系が違っても大きく変わらないことが知られている。結合の種類が異なっても原子間の結合の強さは１桁も変わらないが、磁気相関の強さは物質によって大きく変わるためであろう。これまで測定してきた物質のスピングラス転移温度は0.4K-32Kと2桁にわたっており、さまざまな物質群を測定して得られた知見である。また、低い運動量遷移(Q)領域に強い散乱が現れるCu1-xMnx試料について、音波（スピン波）の探索を試みたが、入射中性子による高いバックグラウンドのため、磁気励起を検知することができなかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
R4年度は、Cu1-xMnxの磁気励起がMn濃度に伴い大きく変わることを明らかにし、R3年度の成果と合わせて、国際会議等での招待講演を行った。低いQ領域でのスピン波の測定はうまくいかなかったが、別の測定手法を検討中である。以上のことから、「おおむね順調に進展している。」と判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
R5年度は、磁気ボゾンピークの磁場依存性を調べる。磁場を印加するとスピングラス転移温度が低下する。スピングラス転移温度の変化に伴い、磁気励起スペクトルがどのように変化するのか明らかにしたい。また、これまで測定を行った物質はハイゼンベルグ系であったが、(Fe,Mn)TiO3などのイジング性スピングラスに対象を広げる。磁気異方性と磁気ボゾンピークの関係が明らかになれば、磁気ボゾンピークについてより深い洞察が得られる。さらに、低いQ領域でのスピン波の探索を継続して進める。従来の非弾性散乱装置ではなく、低いQ領域の高エネルギー分解能測定が得意な中性子スピンエコー装置の使用を検討中である。
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