スピン軌道相互作用が紡ぐ強相関電子物性の探求

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我々が発見した新しい蜂の巣格子化合物Ru(Br1-xIx)3を舞台に、バンド幅制御型の金属絶縁体転移を探求した。電荷ギャップは配位子をBr→Iと変えるに従い系統的に小さくなり、x~0.88付近で金属的な伝導へと変化する。絶縁体側の組成では、二つの磁気秩序相の存在が示唆された。金属絶縁体転移が生じる際に、層間のI-I結合の形成を示唆するc軸長の伸びの抑制が観測された。電子比熱係数は、金属絶縁体転移の臨界領域で増大を示しており、臨界領域においてBrinkmann-Rice 機構により有効質量が増加していることが分かった。磁気八極子秩序系に特徴的な現象としてのピエゾ磁気効果を探求した。ピエゾ磁気効果を簡便に評価するために、新たにSQUIDに導入可能な対向アンビル型高圧発生装置を開発した。この手法を、従来から知られているピエゾ磁気効果物質MnF2およびCoF2に適用した。応力に対して線形に発達する磁化を観測し、ピエゾ磁気効果テンソルの大きさを正確に評価することができた。その研究過程で、CoF2においてゼロ応力下の弱強磁性を観測した。その起源が、Co^{2+}イオンの軌道縮退に起因するヤーンテラー不安定にあることが示唆された。さらに、オリビン型硫化物Fe2GeS4のピエゾ磁気効果を調べた。Fe2GeS4では、70-140 Kの温度領域においてCy型の磁気構造が実現するが、これはピエゾ磁気効果活性なmmmの磁気点群を有する。この磁気秩序相において、既存の物質群で最も大きなピエゾ磁気効果テンソルを観測した。また、応力磁場冷却の条件を変えてピエゾ磁気効果の大きさを評価することで、ドメイン単一化が可能であることを実証した。