新しい多重極秩序を示す磁性化合物の研究

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今年度は前年度に引き続き4f電子系の軌道(四極子)の自由度に関する特異な物性、特に特殊な近藤効果についての研究に力を入れた。基底状態に非磁性の自由度を持ちながらも低温まで長距離秩序を示さないと考えられているPrMg_3に着目した。17〜18年度に立ち上げた極低温比熱測定装置を用い、100mKまでの比熱測定と併せ磁化測定を行った。比熱測定からは約100mKまで長距離秩序は観測されないが、基底状態に何らかの相互作用が働いていることを示すブロードなピークが観測された。磁化測定の結果からは、基底状態が非磁性であるにも関らず100mK以下まで温度依存性を示す特殊な振る舞いが観測され、この結果は単純なモデルの分子場計算では説明できない事を明らかにした。比熱測定結果において見られるブロードなピークから基底状態に働く相互作用を断定することは困難であるが、理論からは4f^2電子配置が持つΓ_3基底状態に対する近藤効果が起きた場合、磁化率に-T^<0.5>に比例する温度依存性が見られる事が予測されており、本実験の磁化測定結果では100mK〜3Kの広い温度領域でこの温度依存性を示すことが明らかになった。これらの結果と前年度までに行ったPrPb_3において観測された非常に大きな電子比熱係数が観測された結果は、4f^2配置が持つ非磁性Γ_3二重項に対して伝導電子との混成が存在する事を裏付ける結果である。また、パルス磁場下での超音波測定を約50Tまで行える環境を立ち上げ、多重極秩序を起こす最も典型的な化合物であるCeB_6系の四極子秩序相に関する実験を行った。その結果、高磁場で存在すると考えられていた相境界が観測された。この結果から高磁場領域において現れるf電子化合物の磁気的性質の解明に対して、パルス磁場下での超音波測定が有力である事が分かった。