強いスピン・格子相関を持つ磁性体の異常ナノ物性

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17510089
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 鄭 旭光 佐賀大学, 理工学部, 教授 (40236063)
• Keywords: 量子揺らぎ / 幾何学的フラストレーション / 秩序と非秩序の共存

Research Abstract

幾何学的フラストレーションによる新しい量子相の物理が現在物性物理学の大きな関心である。Harrisらによって4面体スピン配置をもつ希土類強磁性体Ho_2Ti_2O_7におけるスピンアイス状態が報告され、また、反強磁性体において量子液体のような状態が期待されている。
本研究ではクリーンな良質結晶の銅酸化物-Cu_2Cl(OH)_3 (clinoatacamite)が新しい幾何学フラストレーション磁性物質であることを発見した。ClinoatacamiteはCu^<2+>イオンの4面体スピン配置をもち、幾何学的フラストレーションによって本来安定なはずの反強磁性長距離秩序から長距離秩序とスピン揺らぎの共存状態へ転移することを観察した「Phys.Rev.Lett.95,057201(2005)」。
更にこの幾何学的フラストレーション構造がM_2X(OH)_3(M=磁性イオン、X=ハロゲンイオン)に広く存在していることをX線構造解析によって得ており、M=Co, Ni, Fe, Mn等の物質で磁気転移とグラス的特性の共存の実験結果(比熱&磁化)も測定している。この新しい幾何学的フラストレーション系を系統的に調べている最中で、更に異なる磁性イオン及び置換等のスピン制御によって秩序とスピン揺らぎの共存がどのように変化するかの研究を通してこのクリーン物質系の新しい量子相の物理を解明できると期待されている。

Research Products

• [Journal Article] Geometric frustration in a new material system M_2X(OH)_3 (2006)
  • Author(s): X.G.Zheng, K.Nishiyama
  • Journal Title: Physica B 374-375 Pages: 156-159
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Unconventional magnetic transitions in the mineral clinoatacamite Cu_2Cl(OH)_3 (2005)
  • Author(s): X.G.Zheng, T.Kawae, Y.Kashitani, C.S.Li, H.Yamada, C.N.Xu, N.Tateiwa, K.Takeda, Ren Yang
  • Journal Title: Physical Review B 71 Pages: 052409 1-4
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Coexistence of long-range order and spin fluctuation in geometrically frustrated clinoatacamite Cu_2Cl(OH)_3 (2005)
  • Author(s): X.G.Zheng, H.Kubozono, K.Nishiyama, W.Higemoto, T.Kawae, K.Koda, C.N.Xu
  • Journal Title: Physical Review Letters 95 Pages: 057201 1-4
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Finite-size effect on Neel temperature in antiferromagnetic nanoparticles (2005)
  • Author(s): X.G.Zheng, C.N.Xu, K.Nishikubo, K.Nishiyama, W.Higemoto, W.J.Moon, E.Tanaka, E.S.Otabe
  • Journal Title: Physical Review B 72 Pages: 014468 1-8
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Electro-Mechano-Optical Conversions in Pr^<3+>-Doped BaTiO_3-CaTiO_3 Ceramics (2005)
  • Author(s): X.S.Wang, C.N.Xu, H.Yamada, X.G.Zheng
  • Journal Title: Advanced Materials 17 Pages: 1254-1258
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Antiferromagnetic transinons in polymorphic minerals of the natural cuprates atacamite and botallackite Cu_2Cl(OH)_3 (2005)
  • Author(s): X.G.Zheng, T.Mori, K.Nishiyama, W.Higemoto, H.Yamada, K.Nishikubo, C.N.Xu
  • Journal Title: Physical Review B 71 Pages: 174404-1-174404-8
• [Journal Article] Ordered magnetic state in PrFe_4Sb_<12> single crystals (2005)
  • Author(s): N.P.Butch, W.M.Yuhasz, P.-C.Ho, J.R.Jeffries, N.A.Frederick, T.A.Sayles, X.G.Zheng, M.B.Maple, J.B.Betts, A.H.Lacerda, F.M.Woodward, J.M.Lynn, P.Rpgl, G.Gester
  • Journal Title: Physical Review B 71 Pages: 214417