超強磁場発生装置を用いた幾何学的フラストレート磁性体の磁気相探索

点击翻译按钮获取中文摘要

幾何学的フラストレート磁性体は、超強磁場環境で新奇な磁気現象を発現すると考えられており、興味が持たれている。しかし、超強磁場極限環境(100T以上)においてフラストレーションがもたらす物性の解明には、実験の困難さから未開拓の分野となっている。そこで、磁気光学的手法を用いることにより幾何学的フラストレート磁性体の超強磁場物性を調べた。平成23年度においては、電磁濃縮法を用いた600T級の磁気光学分光測定システムを構築し、ZnCr204において新奇な磁気相を観測した。この磁気相がクロムスピネル酸化物において普遍的に存在するのか調べるために、平成24年度では、CdCr204の飽和磁化近傍の振る舞いを調べた。この物質では、ファラデー回転測定によって過去に磁化曲線は得られていたが、飽和磁化近傍に明瞭な異常は観測されていなかった。今回、結晶構造を反映するd-d遷移と磁気構造を反映するエキシトン-マグノン遷移の光吸収強度変化に着目することによってZnCr_2O_4と同様に新奇な磁気相が存在することを明らかにした。また、ボソン描像で捉えることにより、この新奇な磁気相は磁気的な超流動相に対応すると推測した。飽和磁化近傍では磁気構造の対称性は良くなると考えられるので、アンブレラ型の磁気構造もしくはスピンネマティック相が実現する可能性を提案している。また、結晶格子と結晶の次元を変え、スピン_格子結合の寄与がある物質群において類似の磁気相が存在するのか調べるため、クロムイオンが三角格子を形成する反強磁性体CuCrO_2に着目し、試料合成及び超強磁場下磁気光学測定に取り組んだ。現在のところ、80Tと130T近傍で光吸収強度の異常を観測しているが、詳細な研究は今後の課題である。