強磁場ESRと中性子回折による磁性体の磁場誘起新量子現象の探索

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13130204
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 太田 仁 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 教授 (70194173)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野尻 浩之 岡山大学, 理学部, 教授 (80189399) ; 大久保 晋 神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 助手 (80283901) ; 鏑木 誠 神戸大学, 国際文化学部, 教授 (40093504) ; 稲垣 祐次 神戸大学, 自然科学研究科, 助手 (10335458) ; 菊池 彦光 福井大学, 工学部, 助教授 (50234191)
• Keywords: 磁性 / 物性実験 / 量子現象 / 強磁場ESR / 中性子回折

Research Abstract

昨年度に引き続き量子性が強いと期待されるS=1/2の系を中心にダイヤモンド鎖とデルタ鎖のモデル物質について強磁場ESR測定をすすめた。また他の系についても強磁場ESR測定をすすめた結果,以下の成果をえた。
1)ダイヤモンド鎖のモデル物質であるアズライト単結晶について昨年導入したSQUID磁化率測定装置で低温まで測定したところ,5Kと23Kにピークを持つことが初めてわかった。さらに,H//b(鎖方向)について1.5Kで磁化測定をおこなったところ,この系の強い量子性を反映した1/3プラトーが,16Tから26Tの範囲で発見された。またプラトーを含む磁場範囲について1.8Kで強磁場ESR測定をおこなったところ直接遷移と考えられる吸収が観測され,その振るまいが1/3プラトー領域と相関が強いことがわかった。これらの結果をふまえてアズライトの基底状態は,ダイヤモンド鎖のdimer-monomer状態ではないかと考えられる。
2)デルタ鎖のモデル物質である[Cu(bpy)(H_2O)]【Cu(bpy)(mal)(H_2O)](ClO_4)_2単結晶の強磁場ESR測定をおこなった。低次元系に特有の9シフトおよび低温における線幅の発散が観測され,この結果を広島で開催された低温の国際会議で発表した。
3)BaCu_2(Si_<1-x>Ge_x)_2O_7についてX-band ESRおよび強磁場ESR測定をおこなった。x=0.65単結晶では,強磁性的鎖間相互作用と反強磁性的鎖間相互作用がちょうど打ち消し合って,DM相互作用をもつ一次元反強磁性体特有の線幅とg値の温度依存性が観測され,押川-Affleck理論で非常にうまく説明されることが明らかとなった。さらに測定を他のx濃度との比較検討をすすめている。
4)S=1スピンラダーのモデル物質と考えられるBIP-TENOのX-band ESR測定から低次元性を反映したマジックアングルや吸収線形の振舞いが観測された。さらに低温のgシフトが昔からよく知られているNagata-Tazukeの振舞いと異なることがわかった.さらに宮下らのESRの直接計算と比較することにより,この系では磁気双極子が重要な働きをしていることがわかり,特にこの系では有機ラディカルの特徴を反映してスピンの分布を考慮しなければならないことが明らかとなった。本研究に関して,秋の物理学会でシンポジウム講演をおこなった。

Research Products

• [Publications] H.Ohta: "High Field ESR Study of BaCu_2(Si_<1-x>Ge_x)_2O_7 Single Crystal"Progress of Theoretical Physics Supplement. 2002. 95-100 (2002)
• [Publications] H.Ohta: "Low Dimensionality Observed by ESR Measurements in S=1 Spin Ladder Substance BIP-TENO"J. Phys. Soc. Jpn.. 71・11. 2640-2643 (2002)
• [Publications] H.Ohta: "Development of the High Field ESR System Under High Pressure"J. Phys.: Condens. Matter. 14. 10637-10640 (2002)
• [Publications] H.Ohta: "High Field ESR Measurements of Quantum Antiferromagnetic Chain Substances BaCu_2(Si_<1-x>Ge_x)_2O_7"J. Phys. Chem. Solids. 63. 1107-1110 (2002)
• [Publications] T.Sakurai: "Frequency Dependence Millimeter Wave ESR Measurements of Et_2Me_2P[Pd(dmit)_2]_2"Mol. Cryst. Liq. Cryst.. 379. 59-64 (2002)
• [Publications] K.Kirita: "Millimeter Wave ESR Measurements of (DMET)_2FeBr_4"Mol. Cryst. Liq. Cryst.. 379. 29-34 (2002)