極限条件における精密磁歪測定の開発と測定

1.希土類モノプニクタイト:CePにおける磁気体積効果Cepは約10Kで反強磁性秩序を示す少数キャリヤ-物質である。これまでの精力的な研究から様々な興味深い現象が観測されているが、今回は特に磁気-温度相図と圧力-温度相図の類似性の解明を目的に磁歪、熱膨張測定を行った。この物質は、大型の純良単結晶試料の作成は非常に難しく、今回用いた試料のサイズは1mm角程度のもので、精密な測定が要求される。そこで実験は高感度三端子容量法を用いて行った。磁場印可に伴うCe^<3+>のΓ8状態の出現に伴い体積は著しく減少し、昇温によって転移点(一次転移)を通過するときにこの格子の縮みが一挙に解消される。この大きさは磁場を高くするほど大きくなる。解析から得られた転移点の圧力依存性は、高圧下の電気抵抗測定で得られている値と定量的に一致する結果となった。このことから磁場印可に伴い逐次出現するΓ8状態は体積を著しく減少させることが明らかとなった。圧力をかけた場合、強制的に体積を縮めることになり、それに伴いΓ8状態は逐次的に増加することが分かる。これは高圧下の中性子散乱実験で得られた結果を指示するものであり、CePにおける磁性の特異性の理解には体積効果が非常に重要であるこを示唆する。2.U2Rh3Si5におけるスピン-格子カップリングこの物質は最近オランダのグループによって単結晶試料が作成され現在共同研究を行っている。もっとも興味深い点は約26Kの反強磁性転移点での物理量の変化が特異的であることである。比熱、電気抵抗、帯磁率測定では転移点付近の非常に狭い領域で一次転移的な振る舞いが観測され、物理量の飛びが見られる。ウラン化合物における四重極秩序は現在までにUPd3やUO2(f.c.c.)で観測されているのみであるが、この物質においてもスピン系と格子系が強くカップルした四重極秩序の可能性があることから熱膨張測定を行った。その結果転移点では他の物理量と同様に一次転移的な振る舞いが観測され、この点において格子が急激に変化する(非常に狭い温度領域で不連続に飛ぶ)ことが明らかになった。その大きさは四重極秩序において期待されるものと同程度であり、この結果からこの物質は磁気秩序とともに四重極秩序を示すことが明らかになった。ウラン系化合物において四重極転移を示す物質は上記のように数少なく、新たな物質として今後の研究が期待される。

1.希土類モノプニクタイト:CePにおける磁気体積効果Cepは約10Kで反強磁性秩序を示す少数キャリヤ-物質である。これまでの精力的な研究から様々な興味深い現象が観測されているが、今回は特に磁気-温度相図と圧力-温度相図の類似性の解明を目的に磁歪、熱膨張測定を行った。この物質は、大型の純良単結晶試料の作成は非常に難しく、今回用いた試料のサイズは1mm角程度のもので、精密な測定が要求される。そこで実験は高感度三端子容量法を用いて行った。磁場印可に伴うCe^<3+>のΓ8状態の出現に伴い体積は著しく減少し、昇温によって転移点(一次転移)を通過するときにこの格子の縮みが一挙に解消される。この大きさは磁場を高くするほど大きくなる。解析から得られた転移点の圧力依存性は、高圧下の電気抵抗測定で得られている値と定量的に一致する結果となった。このことから磁場印可に伴い逐次出現するΓ8状態は体積を著しく減少させることが明らかとなった。圧力をかけた場合、強制的に体積を縮めることになり、それに伴いΓ8状態は逐次的に増加することが分かる。これは高圧下の中性子散乱実験で得られた結果を指示するものであり、CePにおける磁性の特異性の理解には体積効果が非常に重要であるこを示唆する。2.U2Rh3Si5におけるスピン-格子カップリングこの物質は最近オランダのグループによって単結晶試料が作成され現在共同研究を行っている。もっとも興味深い点は約26Kの反強磁性転移点での物理量の変化が特異的であることである。比熱、電気抵抗、帯磁率測定では転移点付近の非常に狭い領域で一次転移的な振る舞いが観測され、物理量の飛びが見られる。ウラン化合物における四重極秩序は現在までにUPd3やUO2(f.c.c.)で観測されているのみであるが、この物質においてもスピン系と格子系が強くカップルした四重極秩序の可能性があることから熱膨張測定を行った。その結果転移点では他の物理量と同様に一次転移的な振る舞いが観測され、この点において格子が急激に変化する(非常に狭い温度領域で不連続に飛ぶ)ことが明らかになった。その大きさは四重極秩序において期待されるものと同程度であり、この結果からこの物質は磁気秩序とともに四重極秩序を示すことが明らかになった。ウラン系化合物において四重極転移を示す物質は上記のように数少なく、新たな物質として今後の研究が期待される。