磁気PDF解析による重い電子的ふるまいを示す金属磁性体の磁気構造決定

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フラストレート金属磁性体Mn3RhSiでは、磁気転移温度以上の温度領域で短距離磁気秩序相と常磁性相が、磁気転移温度以下では短距離磁気秩序相と長距離磁気秩序相がいわば相分離的に共存することがわかっている。この新奇な磁性状態の起源を明らかにする目的で、この系と同じ結晶構造をもつが低温で長距離磁気秩序のみを示すと考えられているMn3CoSiについてJ-PARCに設置されている高強度全散乱装置NOVAを用いて粉末中性子回折実験を行い、得られたデータから磁気対相関関数（磁気PDF）を導出した。低温の磁気秩序相で得られた磁気PDFは、Mn3RhSiの短距離と長距離の磁気秩序相が共存する温度領域でみられる磁気PDFと類似していることがわかった。この磁気PDFをもとにMn3CoSiの磁気構造を検討しているところである。β-Mnは典型的なフラストレート金属磁性体として知られ、上記物質と類似の磁性イオンの配列を持ち、最低温まで長距離磁気秩序を示さない。この系の磁気構造を調べるために、非磁性MnサイトをCoで置換したβ-Mn0.8Co0.2についてJ-PARCの高強度全散乱装置NOVAにおいて粉末中性子回折実験を行い、得られたデータから磁気PDFの導出を行った。低温での磁気PDFは最近接Mn距離に対応するr=2.5 A付近で負のピークを持つとともに、3～5 A付近で正のピークをもつ。この振る舞いは中性子回折データに対してRMCシミュレーションで得られたスピン相関関数と類似している。現在この磁気PDFをもとにこの系の短距離磁気構想解析を行っている。