ブリージング異方性の制御によるカゴメ反強磁性体の異常磁気物性の開拓

本研究課題は1/9磁化プラトーを示す古典カゴメ反強磁性体Li2Cr3SbO8においてブリージング異方性および量子性を摂動パラメータとして制御し、それらが磁気状態にどのような影響を与えるのかを明らかにし、カゴメ反強磁性体研究の新たなフロンティアの開拓を目指すものである。2022年度は、特に単結晶育成と関連物質探索研究において、重要な成果を得る事に成功した。1. Li2Cr3SbO8の単結晶育成と新規モデル物質の開発に成功した。2021年度までに、100 μm程度の微小単結晶を得ることに成功していたが物性評価を行うにはまだ不十分なサイズであった。2022年度はフラックスの選定をはじめとする結晶育成条件を最適化することで、より大きく結晶を成長させることができ、現在までに最大で300 μmの単結晶を得ることに成功している。現在のところ、単結晶一粒での物性評価を行うには至っていないが、いくつかの結晶を方位を揃えて並べることで異方性測定や精密物性評価につながる成果と考えられる。2. Li2Cr3SbO8のCr3+イオンをより大きなスピンを有するMn3+（S = 2）とFe3+(S = 5/2)に置換した関連物質の粉末試料合成に成功した。これらの試料の物性を調べることで、ブリージングカゴメ反強磁性体で生じる1/9プラトーの安定性に対する量子性の効果を明らかにすることが可能となる。次年度以降の物性評価で、これらの物質群の磁化、比熱、強磁場磁化過程を調べることにより、1/9プラトーの安定性についての量子性の効果を明らかにしたい。また、精密構造解析とDFT計算により、MnおよびFe化合物のブリージング異方性の大きさも合わせて評価することで、本系の物性の総合的な理解につながると期待される。

本研究課題は1/9磁化プラトーを示す古典カゴメ反強磁性体Li2Cr3SbO8においてブリージング異方性および量子性を摂動パラメータとして制御し、それらが磁気状態にどのような影響を与えるのかを明らかにし、カゴメ反強磁性体研究の新たなフロンティアの開拓を目指すものである。2022年度は、特に単結晶育成と関連物質探索研究において、重要な成果を得る事に成功した。1. Li2Cr3SbO8の単結晶育成と新規モデル物質の開発に成功した。2021年度までに、100 μm程度の微小単結晶を得ることに成功していたが物性評価を行うにはまだ不十分なサイズであった。2022年度はフラックスの選定をはじめとする結晶育成条件を最適化することで、より大きく結晶を成長させることができ、現在までに最大で300 μmの単結晶を得ることに成功している。現在のところ、単結晶一粒での物性評価を行うには至っていないが、いくつかの結晶を方位を揃えて並べることで異方性測定や精密物性評価につながる成果と考えられる。2. Li2Cr3SbO8のCr3+イオンをより大きなスピンを有するMn3+（S = 2）とFe3+(S = 5/2)に置換した関連物質の粉末試料合成に成功した。これらの試料の物性を調べることで、ブリージングカゴメ反強磁性体で生じる1/9プラトーの安定性に対する量子性の効果を明らかにすることが可能となる。次年度以降の物性評価で、これらの物質群の磁化、比熱、強磁場磁化過程を調べることにより、1/9プラトーの安定性についての量子性の効果を明らかにしたい。また、精密構造解析とDFT計算により、MnおよびFe化合物のブリージング異方性の大きさも合わせて評価することで、本系の物性の総合的な理解につながると期待される。