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

2003 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 / ナノワイヤー磁性体 / 反強磁性相互作用 / 単分子磁性体 / ブロッキング温度

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には,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,今年度はボトムアップ方式で得られたナノワイヤー磁性体[Mn^<III>(saltmen)]_2[Ni^<II>(pao)_2(py)_2](ClO_4)_2および単分子磁性体[Mn_<12>O_<12>(O_2CPh)_<16>(H_2O)_4]の磁気的性質を熱力学的立場から調べた。
緩和法による[Mn^<III>(saltmen)]_2[Ni^<II>(pao)_2(py)_2](ClO_4)_2の零磁場下での熱容量では,10K付近に低次元磁性体に特有な短距離秩序による非常にブロードな熱異常が観測された。しかし,測定温度範囲の1.85K以上では長距離秩序による磁気相転移は見られなかった。また,磁場を増加させると,この熱異常は低温側へシフトし,熱異常の大きさも小さくなった。この磁気熱異常の磁場依存性から,[Mn^<III>(saltmen)]_2[Ni^<II>(pao)_2(py)_2](ClO_4)_2中の一次元鎖内に反強磁性相互作用が働いていることが示唆された。しかし,磁気測定で観測された磁気緩和に対応する磁化反転のブロッキングによる熱容量のステップは見出されなかった。
緩和法による[Mn_<12>O_<12>(O_2CPh)_<16>(H_2O)_4]粉末結晶の熱容量の磁場依存性を調べたところ,4K付近に0.5Tの磁場下で最大に磁化反転のブロッキングによる熱容量のステップが観測された。このブロッキング温度や磁場の値は他のMn_<12>単分子磁性体と大体同じであった。来年度は断熱法による熱容量測定を行い,熱容量の絶対値を求める。また,単結晶での熱容量の磁場依存性を行い,磁化反転のブロッキングに対する単結晶にかかる磁場方向依存性について詳細に調べる予定である。また,^3Heクライオスタットを用いて極低温における熱容量測定を行い,Mn原子核の超微細構造についての情報を得る。

Research Products

• [Publications] T.Hashiguchi, Y.Miyazaki, K.Asano, M.Nakano, M.Sorai: "Heat capacities of quasi-two-dimensional hetero-spin honeycomb magnets {NBu_4[Cu^<II>Cr^<III>(ox)_3]}_n and {PPh_4[Mn^<II>Cr^<III>(ox)_3]}_n ・・・"J.Chem.Phys.. 119・13. 6856-6867 (2003)