Magnetic properties of alpha-Mn under high pressure, Anomalous Hall effect and quantum critical phenomena

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本研究の目的は「αMnの圧力－温度相図の解明」である。2022年度は純良単結晶を用いたゼロ磁場NMRで，常圧の反強磁性（AFM）相におけるNMR信号の全貌（3-200 MHz）が明らかになった。αMnは結晶学的に4つのサイトI-IVから成るが，AFM相ではそれぞれ磁気的に1（I），2（II），4（III），4（IV）に分裂することが明らかになり，1970年代に行われた中性子散乱実験で提案されているスピン構造では説明できない。この論文はJ. Phys. Soc. Jpn. より出版され，Editors' Choiceに選ばれた。（島根大学との共同研究）この試料を用いて中性子散乱実験を行ったが，NMRで示されたサイトIIが1：1でないスピン構造モデルが不明であり，スピン構造の決定には至っていない。（原子力機構との共同研究）AFM相でのスピン構造はαMnの特徴的な結晶構造に起因していると考えられ，本研究で発見された最重要課題である。高圧下で誘起される弱い強磁性（WFM）相での中性子散乱実験は終了している。AFM状態と異なり，磁気秩序により単位胞は変化しないことが明らかになった。近接スピン間は反強磁性的と考えられ，4つのサイトから成るフェリ磁性と結論された。（論文作成中）この結果から，本研究の重要課題であるWFM相における異常ホール効果の機構を議論することはできない。相補的に，高圧下NMR測定により，4つのサイトそれぞれについて，共鳴周波数の圧力依存性から磁気モーメントの大きさが明らかになりつつある。（千葉大との共同研究）これらの実験結果から，圧力－温度相図の理解につなげるとともに，４つのサイトにおけるMnの超微細相互作用を明らかにすることが期待される。