ナノスケール磁性体の磁気的性質に関する熱力学的研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540534
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 宮崎 裕司 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (70252575)
• Keywords: ナノスケール磁性体 / 超常磁性 / 磁気量子トンネリング / 熱容量 / 磁気エントロピー / モノレイヤーナノクラスター / 強磁性相互作用

Research Abstract

バルク状態の磁性物質をnmスケールまで微小化することによって得られるナノスケール磁性体は,新しい磁気メモリーというような応用の面ばかりでなく,超常磁性や磁気量子トンネリングなどの興味深い現象を示すことで近年世界中で注目を集めている。ナノスケール磁性体の開発こは,微粒子フェライトに代表されるトップダウン方式と,Mn_<12>クラスターのような単分子磁性体に代表されるボトムアップ方式があるが,今年度はトップダウン方式で得られたアモルファスSiO_2中に均一に存在する平均直径約2.5nmのNi(OH)_2モノレイヤーナノクラスター(Ni-MNC)の特異な磁気的性質を熱力学約手法で調べた。
Ni-MNCの零磁場下での熱容量では,20K付近にブロードな熱異常が観測されたが,磁気測定で指摘されているような磁気秩序や磁気凍結による顕著な熱異常は見出されなかった0また,磁場を増加させると,この熱異常は高温側にシフトし,熱異常の大きさも大きくなった。この磁気熱異常の磁場依存性から,Ni-MNC内およびNi-MNC問に強磁性相互作用が働いていることが示唆された。磁気エンタルピーおよびエントロピーは,それぞれ424J mol^<-1>,10.7J K^<-1>mol^<-1>と見積もられた。磁気エントロピーがS=1のスピン系で予想されるエントロピー変化Rln3(=9.13J K^<-1> mol^<-1>)と良く一致したことから,観測された磁気熟異常はNi^<2+>(S=1)の磁気秩序化によるものであることが結論された。

Research Products

• [Publications] T.Nakamoto: "Crystal structure and heat capacity of the mixed-valence trinuclear iron monoiodoacetate complex, [Fe(III)_2Fe(II)O(O_2CCH_2I)_6(H_2O)_3] [Fe(III)_3O(O_2CCH_2I)_6(H_2O)_3]I"Polyhedron. 21(12-13). 1299-1304 (2002)
• [Publications] Y.Miyazaki: "Heat Capacity of the Halogen-Bridged Mixed-Valence Complex Pt_2(dta)_4I (dta=CH_3CS^<2->)"Journal of Physical Chemistry B. 106(1). 197-202 (2002)
• [Publications] T.Sakakibara: "Low-Temperature Heat Capacity and One-Dimensional Ferromagnetic Behavior of the Organic Free Radical, 4-Benzylideneamino-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl"Journal of Physical Chemistry B. 106(25). 6390-6394 (2002)
• [Publications] Y.Miyazaki: "Heat Capacity and Antiferromagnetic Phase Transition of the Organic Free Radical Magnet, 2-tert-Butylaminoxylbenzimidazole (BABI)"Journal of Physical Chemistry B. 106(34). 8615-8620 (2002)
• [Publications] Y.Nagano: "Standard Gibbs Energy of Formation of Platinic Acid in the Crystalline State"Journal of Chemical Thermodynamics. 34(3). 409-412 (2002)