2013 Fiscal Year Research-status Report
ＲＫＫＹ相互作用の崩壊的減少及びニッケルの磁気モーメント消失と近藤効果との相関
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24560809
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
矢野 一雄 日本大学, 理工学部, 准教授 (20256803)
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| Keywords | CeNi / GdNi / 重い電子系 / RKKY相互作用 / XMCD |
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| Research Abstract |
平成25年度に実施したことは，同じ結晶構造を有する2つの化合物CeNiとGdNiの混結晶系化合物とCe→Yで置換した系の単結晶試料を作成し，それらの構成元素である，Ce, Gd, Ni各々の電子状態を巨視的手法である磁化測定と，微視的手法の磁気円2色性(Magnetic Circular Dichrosim, MCD) から実験的に調べたことである。得られた成果は、大別すると次の2つに集約される；
(1);重い電子系化合物として有名なCeNiが示す"特異な"磁気的性質(Pauli-para,パウリ-パラで代表させる)を理解する上での"1つの"手掛かりを与えてくれる可能性があり得ると期待される，RKKY相互作用の"崩壊的"な減少が、Ceに特有な現象の可能性があり得るか否かを調べるために、Ce→Yの非磁性希土類元素で置換した(Y-Gd)Niについて、巨視的な磁化測定から調べた。それらの結果と(Ce-Gd)Ni 系の結果を比較することにより、Gd-Gd間の交換相互作用,すなわちRKKY相互作用の崩壊的な減少は,Ceに帰着される可能性が高いことが判明した。但し，(Y-Gd)Niと(Ce-Gd)Ni系とでは、結晶構造が多少異なるため多少の曖昧さが残り，平成26年度はこれを詰めて解決する。
(2);(Ce-Gd)Ni系単結晶化合物の試料のうち、Gd-rich組成なGd=0.8と0.5に対して，SPring-8の軟X線MXD (XMCD)測定を行い，興味深い，有意な測定結果を得た。
①Gd-rich組成域では，Ce, Gd, Niのいずれもが明確な磁性を有し、Ceも本来の軽希土類元素として期待される，Ce↓Ni↓Gd↑という磁気構造をとる。
②Ceは4f電子に起因する磁気モーメントを有しているが，CeRu2Ge2に比べて相対的に遍歴性が大きく、Gd=0.5では磁場依存性を示す(0.8ではない)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
[研究実績の概要]に記載したように、
①CeNiの特異な磁気的な性質を示す電子状態を理解するための”1つの”確かな手掛かりになり得ると期待されるRKKY相互作用の”崩壊的減少”について、(Y-Gd)Ni系化合物の試料作成を行い、その磁気的な特性を(Ce-Gd)Ni系化合物の結果と比較することにより、この特徴的な現象はCeに特有である可能性が高いことが判明した。これは、今後の展開にとって、大きな意味を持つ。②加えて、(Ce-Gd)Ni系単結晶化合物のうちGd=0.8と0.5のGd-rich組成の単結晶試料に対して軟X線MCD(XMCD)の測定を実施し、Gd,Ni,Ceのそれぞれの磁性を担っている電子である、Gd_4f,Ni_3d,Ce-4fの電子状態について、それらの磁場依存性と温度依存性を知ることができた。とりわけ、実験を行った組成域では、Ce_4f電子についての情報・知見は重要で、Ce_4f電子は、
・基本的には"軽"希土類としての特徴を有する磁性元素であり、その磁気モーメントはNiのそれに平行で、Gdのそれに反平行である；Gd↑Ni↓Ce↓。
・Gd=0.8では、その磁場依存性は殆どないが、Gd=0.5での磁場依存性は明確にある。
・Ce_4f電子に起因する磁気モーメントは、磁場H≧2 Teslaで減少し始める。想定以上に低磁場で、スピン・フロップが起こっているように見える。これらの情報・知見も今後の展開にとって、極めて有用である。これらの結果は、'13/08 に開催された強相関系の国際会議(SCES13)でそれぞれポスター発表を行い、更に論文・プロシーディングスに纏めることができた。またGd=0.8_XMCDの結果は、単独で学会誌への投稿を準備中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は本研究課題の最終年度であるため、本研究課題で目指した事項を達成すべく、以下の課題に注力する；
1. 崩壊的に減少するRKKY相互作用の原因がCeの特異性に帰着できるか否かを断定するために、
・(Lu-Gd)Ni系単結晶試料と(La-Gd)Ni 系単結晶試料を作成し、それらの磁気特性を詳細に解析する。前者は(Y-Gd)Ni系化合物と結晶構造は同じであるが、4f電子を有してい るため、有用な情報を与えてくれることが期待できる。後者は、(Ce-Gd)N系と同じ結 晶構造を有しており、直接的な比較が可能である。
2. RKKY相互作用は主として外殻電子が担う現象であり、外殻電子は電気伝導現象と深く関係する。そのために、電気伝導特性についても検討する。
3. 微視的手法による電子状態の直接的な情報を入手することは、[研究実績の概要]に記載したように、極めて有効である。そのために、①既に実施したXMCDの実験を、Gd-poor組成領域にまでわたり、(Ce-Gd)Ni系単結晶試料について行うために、SPring-8での課題申請を行い、実施したい。②微視的な手法としてのもう1つの有力な手法は、磁気コンプトン散乱(MCP)である。これについても、SPring-8での課題申請を行い、実施したい。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度(平成26年)に、ブエノス・アイレス(アルゼンチン)にて国際会議LT27が開催され、それに出席(ポスター発表)するために、そこで見込まれる出費を考慮したため。
LT27に出席(ポスター発表)するための往復運賃代と宿泊費に支出する。
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