分子性磁性体の定量的理論

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(a)ハルデン磁性体。S=1ハイゼンベルグ反強磁性鎖は二点相関関数が指数関数的に減衰するが、磁化した状態では代数的に減衰する。この様子を有限対角化の方法で調べた。我々の求めた磁化曲線および微分帯磁率は実際の有機Haldane磁性体であるNENPやTMNINの強磁場での実験と大変良く一致した(Takeuchi et al;J.Phys.Soc.Jpn.61,3262(1992)。NENPについては本年は重水素化した試料の中性子散乱実験(Phys.Rev.Lett.69,3571(1992))が発表され、高橋の求めた素励起スペクトル(Phys.Rev.Lett.62,2313(1989))と良く一致することが示された。実験との比較をより精密にするため、異方性のある場合の計算が必要になった。現在までに18個までの鎖の対角化ができていた。本年度は20個の対角化を行なった。この結果励起スペクトルの性質がかなり明らかになった。(b)有機強磁性体p-NPNN。有機自由ラディカルp-nitrophenyl nitronyl nitroxide(C_<13>H_<16>N_3O_4)は別名p-NPNNと呼び四種類の相(α,β,β_h and γ)があることが知られている。β相はこのうち最も安定で0.60Kで強磁性相転移を起こす。これは炭素、水素、窒素、酸素のような軽い元素だけでできている初めての強磁性体である。 一方γ相は低温で準安定であるが、これらの相のなかで最も大きな正のワイス常数を持ち1.8K以上で一次元ハイゼンベルグ強磁性体の性質を示す。この相は0.65Kで相転移を起こす。この相はJ=4.3Kの擬一次元ハイゼンベルグ模型で記述できる。低温における磁気的性質を一次元強磁性ハイゼンベルグ模型のベーテ仮説解を使った平均場近似で解析した。鎖間相互作用は純粋に強磁性でもなければ純粋に反強磁性でもなく、J′=0.224K J″=-0.176Kを得た。この結果は山口兆(阪大理)達による分子軌道計算の結果と比較してかなり良い一致を示している。