新規酸素分子磁性体の探索と中性子散乱研究

本研究では、酸素分子磁性体におけるスピンと格子の強い相関によって起こる新奇な現象を発見、解明することを目的に、新規酸素分子磁性体を探索するための錯体合成システムを構築する。さらに、磁性の起源に興味がもたれるものに関してはホスト錯体の重水素化を行い、中性子散乱実験を行うものである。今年度は、重水素化された酸素分子磁性体dCPL-1の偏極非弾性中性子散乱実験をJRR-3に設置されたPONTA分光器で行った。実験では試料への酸素の導入、脱離が可能な専用の試料インサートを設計、作製し使用した。中性子を散乱面に垂直方向に偏極するセットアップで行った。今回は過去の実験において散乱強度の温度変化が特徴的であることが調べられた磁気励起に対してスピンフリップ散乱とノンフリップ散乱の違いを調べた。これは核磁気干渉項の観測に対応する。測定温度は3 Kと60 Kで行い、どちらの条件でも磁気励起の観測には成功したが、誤差の範囲内でフリップの有無による散乱強度の違いは見られなかった。さらに、オークリッジ国立研究所で異なる偏極セットアップで実験を行うことにした。先方の冷凍機のサイズに合わせた専用のインサートを設計、作製して現地へ輸送し、2023年3月に現地で試料への酸素の吸着試験を行い、問題ないことを確認した。また、従来の酸化物磁性体の研究としてハニカム格子反強磁性体CaCo2Te2O6の粉末中性子回折実験をJRR-3に設置されたHERMES分光器で行った。転移温度15 K以下で磁気反射を観測し、それらの結果を元に磁気構造解析を行いその結果を学会で発表した。

本研究では、酸素分子磁性体におけるスピンと格子の強い相関によって起こる新奇な現象を発見、解明することを目的に、新規酸素分子磁性体を探索するための錯体合成システムを構築する。さらに、磁性の起源に興味がもたれるものに関してはホスト錯体の重水素化を行い、中性子散乱実験を行うものである。今年度は、重水素化された酸素分子磁性体dCPL-1の偏極非弾性中性子散乱実験をJRR-3に設置されたPONTA分光器で行った。実験では試料への酸素の導入、脱離が可能な専用の試料インサートを設計、作製し使用した。中性子を散乱面に垂直方向に偏極するセットアップで行った。今回は過去の実験において散乱強度の温度変化が特徴的であることが調べられた磁気励起に対してスピンフリップ散乱とノンフリップ散乱の違いを調べた。これは核磁気干渉項の観測に対応する。測定温度は3 Kと60 Kで行い、どちらの条件でも磁気励起の観測には成功したが、誤差の範囲内でフリップの有無による散乱強度の違いは見られなかった。さらに、オークリッジ国立研究所で異なる偏極セットアップで実験を行うことにした。先方の冷凍機のサイズに合わせた専用のインサートを設計、作製して現地へ輸送し、2023年3月に現地で試料への酸素の吸着試験を行い、問題ないことを確認した。また、従来の酸化物磁性体の研究としてハニカム格子反強磁性体CaCo2Te2O6の粉末中性子回折実験をJRR-3に設置されたHERMES分光器で行った。転移温度15 K以下で磁気反射を観測し、それらの結果を元に磁気構造解析を行いその結果を学会で発表した。