| 研究課題/領域番号 |
26400348
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
本間 佳哉 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (00260448)
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| 研究分担者 |
金子 耕士 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究センター, 研究副主幹 (30370381)
本多 史憲 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (90391268)
李 徳新 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40281985)
青木 大 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30359541)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | ユーロピウム / 価数転移 / 磁気転移 / 磁気構造 / メスバウアー分光 |
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| 研究実績の概要 |
試料作成と物性評価を並行して進めた。蒸気圧が高くしかも酸化しやすいEu化合物に対し、初年度はフラックス法での結晶育成に専念した。EuGa4、EuAl4、(Eu,La)Al4に関しては大型の単結晶が得られた。また、(Sr,Eu)Al4とEuRh2Si2に関しては試料内に微小の単結晶が得られたが、結晶方位を決定して単離するには至らなかった。ブリッジマン法に関しては高温炉の整備を行うと同時に、タングステンるつぼに封印しての予備反応を試行して熱処理条件を調べた。
バルク測定は、文献にない(Eu0.8La0.2)Al4単結晶の比熱ならびに磁化測定を行った。EuAl4は４段の磁気転移を示す反強磁性体であるが、(Eu0.8La0.2)Al4は無磁場中では一段の反強磁性転移のみを示した。しかし、磁場をc軸にかけるとさらに二次転移が現れた。一方c面内の磁場誘起による転移は見られなかった。EuAl4では面内と面間の磁気相互作用の双方が寄与して多段転移を発現していることが明確となった。
磁気構造に間してはEu-151メスバウアー分光で評価を進めている。EuGa4に関しては、c軸方向の電場勾配に対し磁場方向の極角が90ﾟの時にスペクトルが再現され、<100>方向に磁気モーメントが揃ったとする中性子回折やMMRと相補的な結果となった。 一方EuAl4の場合極角が52ﾟの時にスペクトルがよい一致を示し、磁気モーメントがc面内から傾いていることが明らかになった。この状況は、(Eu0.8La0.2)Al4でも同様であった。
次年度以降はEuPdSbやEuRh2Si2などの遷移金属も含まれる化合物を取り扱うため、PdやRhサイトを鉄の安定同位体で一部置換した試料のFe-57メスバウアー測定も計画している。磁性に影響のない2%程度の置換でも十分に測定可能であることを予備実験により確認した。
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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
研究代表者が本計画前から経験のある実験手法の遂行についてはスムーズに進捗した。ブリッジマン法で作成するEuPdSbに関しては、電気炉の整備が不十分で高温まで加熱できず、予備反応の条件確認に留まった。そのためJPARCにおける中性子回折の遂行には至っていない。研究分担者との協力体制を一層強化し、次年度以降着実な進展に努めたい。
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| 今後の研究の推進方策 |
試料作成に関しては（１）価数転移と磁気転移が近接する典型物質であるEuRhSi2の単結晶育成、（２）複雑な磁気秩序を示すEuPdSbの単結晶育成を主要目標とするが、（３）Fe-57安定同位体で置換したEu(Rh,Fe57)2Si2とEu(Pd,Fe)Sbの作成も試みる。
物性測定に関しては初年度に引き続き、磁化、比熱、電気抵抗の異方性を単結晶試料に対して行い、従来の多結晶の結果と比較検討する。
メスバウアー分光に関してはEu-151核だけでなくFe-57核に対しても行い、磁気構造の詳細を調べる。
また、良質の単結晶に対して中性子回折を行い、これまで不明瞭であった磁気構造を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
EuRh2Si2等のユーロピウム化合物の磁気構造を解明する際、Eu-151メスバウアー分光に加え、遷移金属サイトの内部磁場や電場勾配を評価することが有効である。そのため計画通り初年度、鉄の安定同位体Fe-57を購入し、微量置換によりFe-57メスバウアー分光の有効性を検証した。しかし海外供給元の事情で、本研究を完了するのに十分な量のFe-57安定同位体を購入できなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
そこで、約５０万円を翌年度に繰り越し、改めてFe-57を追加購入する計画である。
少量のFe-57置換では、ユーロピウム化合物の磁気特性は大きくは変化せず、ユーロピウムサイトに加え、遷移金属サイトの内部磁場や電場勾配を評価することにより、磁気構造の詳細が一層明確になると期待できる。
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