非整数次元を持つ固体の電気・磁気物性の探索

非整数维度固体的电学和磁学性质的探索

基本信息

批准号：
19655044
负责人：
内藤俊雄
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

身の周りの立体はすべて三次元であるのに対し、非整数(無理数)で表されるフラクタル次元を持つ伝導体や磁性体を合成し、その伝導性や磁性が通常のバルク(三次元)試料とどのように異なるかを明らかにすることを試みた。調査対象としてCoOという反強磁性体を選んだ。H20年度は種々の次元D(2<D<3)を持つCoOの磁化率の温度依存性と磁化曲線を測定し、反強磁性転移温度へとDとの関係を検討した。H19年度末に浮上した、Dが低下していくと試料が予想以上に壊れやすくなり、磁性の測定およびDの評価に支障が出るという問題は、H20年度の検討により、非磁性の瞬間接着剤を試料内部および表面に満遍なく滲み込ませて固めること(磁性の測定)と小角中性子線回折というH19年度とは全く別の非破壊的手法(Dの評価)で解決できた。これによりDの大小に関係なくすべての試料の磁性とDを統一的に再現性良く評価できるようになった。得られたT_NとDとの関係(グラフ)を、ハイゼンベルグモデルとフラクタル理論を組み合わせて、数学的・定量的に説明した。この結果、バルク(D=3)の磁性体とそれ以外の磁性体とでT_Nに差が生じることが、本質的に格子の次元性と関連している(実験誤差や他の要因によるものではない)ことが証明された。更に直感的には理解しがたい、非整数次元を持つ試料という概念を、格子の次元とその上に欠陥を伴って配列されたスピン系の次元とに分けて考察することで、現実の反強磁性体のナノ粒子や薄膜で観測されているT_Nの低下を統一的に説明することができた。以上の成果は国際的に評価の高い物理学の専門誌に論文として投稿され、掲載可否の判断を待っている段階である。

尽管身体周围的所有三维对象都是三维的，但我们的综合导体和磁体具有分形尺寸为非智能器（不合理数量），并试图阐明它们的电导率和磁性与正常体积（三维）样品的不同之处。我们选择了一种称为COO的抗磁磁物质作为研究主题。在2008年，测量了COO的磁敏感性D（2 <d <3）和磁化曲线，并检查了D与抗磁性转变温度的关系。在2007年底出现的问题时，当D下降时，样本变得比预期的更可能破裂，导致磁测量和D的评估问题，通过完全不同的非破坏性方法（对D的评估）从2007年开始，涉及涉及非磁性粘合剂在内部和固体范围和固体量和磁性较小和磁性均匀（磁性）和磁性相差（且磁性较小）（且磁性较小）（且磁性较小）（且磁性较小）（且具有磁性）和磁性相差。这允许对所有样品的磁性和D的均匀评估，无论D大小如何。通过结合Heisenberg模型和分形理论，可以用数学和定量地解释T_N和D之间的最终关系（图）。结果，已经证明，大块（d = 3）磁体和其他磁体之间T_N的差异基本上与晶格的维度有关（不是由于实验误差或其他因素）。此外，通过将样品的概念除以非全能维度的概念，这些样品很难直观地理解成晶格的尺寸以及在其顶部排列有缺陷的旋转系统的尺寸，我们能够解释在实际的反铁磁性纳米片和薄膜中观察到的T_N的下降。上述结果已在专门的物理学期刊中作为论文提交，该杂志在国际上受到了高度评价，并且正在等待确定是否可以发表。