フラストレーションとスピンカイラリティがもたらす強相関電子系の異常物性

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14340103
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 佐藤 正俊 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40092225)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 義明 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 講師 (60262846)
• Keywords: スピンカイラリティ / 異常ホール効果 / スピングラス / フラストレーション / 超伝導 / Ns_xCoO_2・yH_2O / NMR / パイロクロア系

Research Abstract

幾何学的にフラストレートした系が示す新しい物性を種々の方面から研究した。第一には、磁気構造がn on-trivialな強磁性体でしばしば見られる、ホール抵抗ρ_Hの特異な振舞い(よく知られた式ρ_H=R_0H+4πR_sMから外れる振舞い:R_0,R_sはそれぞれ、正常および異常ホール係数、Hは外部磁場、Mは強磁性磁化)とスピンカイラリティχ(3個のスピンS_1,S_2,S_3を用いてχ≡S_1・(S_2×S_3)と定義される)の秩序との関する問題、および、フラストレートしたスピン系をもつパイロクロア系の基底状態に関するものとである。第二は、2次元三角格子のCoO_2面を持っ新超伝導体Na_xCoO_2・yH_2Oの超伝導対称性に関する核磁気共鳴(NMR)を中心にした研究である。第一の問題については、Nd_2Mo_2O_7について、そのρ_Hの振舞いがカイラリティのモデルでは説明されえないことを明瞭にしたほか、スピネル系のホール抵抗の振舞いを理解するための中性子散乱実験が進んだ。さらに、スピングラス相や、温度の下降とともに強磁性相から移行するリエントラントスピングラス相において、Mとχとの結合で誘起される一様カイラリティが、ρ_Hにどう寄与するかについて研究を進めた。これらの研究は、異常ホール効果の理解にとっての重要な情報となっている。パイロクロア系の基底状態については、スピン系が持つsingle ion anisotropyと基底状態の関係があきらかになってきた。第二の問題では、Coの持つ磁気フラストレーションが超伝導の発現に対して、銅酸化物の場合と同様、重要な意味を持つのか、さらには、Coの電子状態の特徴を反映して、そのスピン状態変化(軌道励起)が寄与するか等、特異な超伝導の可能性を確かめるため、NMRナイトシフト、核磁気縦緩和率、さらにはCoサイト不純物ドーピング効果を調べた。その結果、この超伝導がsingletのクーパー対を持つこと、さらには、核磁気縦緩和率の温度変化に関する、いわゆるコヒーレンスピークがないか、もしくは極めて小さい事、等がわかった。これは、偶パリティの特異な(異方的)超伝導の可能性を示唆するが、転移温度T_cへの不純物効果は依然s-波の等方的超伝導の可能性をも示唆している。

Research Products

• [Publications] M.Yokoi: "Impurity effects on the Superconducting Transition Temperature of Na_xCoO_2・yH_2O"J.Phys.Soc.Jpn.. 73No.5(in press). (2004)
• [Publications] S.Iikubo: "Magnetic Structure of Cu_<0.3>Zn_<0.7>Cr_2Se_4"J.Phys.Soc.Jpn.. 73No.4(in press). (2004)
• [Publications] M.Ito: "Studies on Magnetic Excitation Spectra of High-T_c Superconductors"J.Phys.Soc.Jpn.. 73No.4(in press). (2004)
• [Publications] K.Tsuchida: "Ru-NMR Studies and Specific Heat Measurements of Bi_3Ru_3O_<11> and La_4Ru_6O_<19>"J.Phys.Soc.Jpn.. 73No.3(in press). (2004)
• [Publications] M.Soda: "Magnetic Structures and Spin States of NdBaCoO_5"J.Phys.Soc.Jpn.. 73No.2(in press). (2004)
• [Publications] M.Ito: "Studies on the (Non)-Existence of"Stripes"in high-T_c superconductors"J.Mag.Mag.Mater.. 271(in press). (2004)
• [Publications] M.Ito: "Effects of"Stripes"on the Magnetic Excitation Spectra of La_<1.48>Nd_<0.4>Sr_<0.12>CuO_4"J.Phys.Soc.Jpn.. 72No.7. 1627-1630 (2003)
• [Publications] T.Kageyama: "Anomalous Hall Effect of Reentrant Spin Glass State Fe_<1-x>Al_x(x〜0.3)"J.Phys.Soc.Jpn.. 72No.6. 1491-1494 (2003)
• [Publications] N.Aito: "Spin-Glass-like Transition and Hall resistivity of Y_<2-x>Bi_xIr_2O_7"J.Phys.Soc.Jpn.. 72No.5. 1226-1230 (2003)
• [Publications] H.Masuda: "Transport and Magnetic Properties of R1-xAxCoO3 (R=La, Pr and Nd ; A=Ba, Sr and Ca)"J.Phys.Soc.Jpn.. 72No.4. 873-878 (2003)
• [Publications] Y.Yasui: "Neutron Scattering Studies of Pyrochlore Compound Nd_2Mo_2O_7 in Magnetic Field"J.Phys.Soc.Jpn.. 72No.4. 865-872 (2003)
• [Publications] S.Iikubo: "Magnetic Structure of a Spinel system Cu_<0.3>Zn_<0.7>Cr_2Se_4"J.Mag.Mag.Mater.. 271(in press). (2004)
• [Publications] N.Hamaguchi: "Low Temperature State of Pyrochlore Compound Tb_2Ti_2O_7"J.Mag.Mag.Mater.. 271(in press). (2004)
• [Publications] Y.Yasui: "Ferromagnetic Transition of Pyrochlore Compound Yb_2Ti_2O_7"J.Phys.Soc.Jpn.. 72No.11. 3014-3015 (2003)
• [Publications] Y.Kobayashi: "Co-NMR Knight Shift of Superconducting Na_xCoO_2・yH_2O"J.Phys.Soc.Jpn.. 72No.10. 2453-2455 (2003)
• [Publications] Y.Kobayashi: "Co-NMR Study on Superconducting Na_xCoO_2・yH_2O"J.Phys.Soc.Jpn.. 72No.9. 2161-2164 (2003)
• [Publications] M.Soda: "Magnetic Structure of High Temperature Phases of TbBaCo_2O_<5.5>"J.Phys.Soc.Jpn.. 72No.7. 1729-1734 (2003)