Magnetic properties of alpha-Mn under high pressure, Anomalous Hall effect and quantum critical phenomena

高压下α-Mn的磁性能、反常霍尔效应和量子临界现象

基本信息

批准号：
21H01042
负责人：
小林達生
金额：
$ 8.82万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は「αMnの圧力－温度相図の解明」である。2022年度は純良単結晶を用いたゼロ磁場NMRで，常圧の反強磁性（AFM）相におけるNMR信号の全貌（3-200 MHz）が明らかになった。αMnは結晶学的に4つのサイトI-IVから成るが，AFM相ではそれぞれ磁気的に1（I），2（II），4（III），4（IV）に分裂することが明らかになり，1970年代に行われた中性子散乱実験で提案されているスピン構造では説明できない。この論文はJ. Phys. Soc. Jpn. より出版され，Editors' Choiceに選ばれた。（島根大学との共同研究）この試料を用いて中性子散乱実験を行ったが，NMRで示されたサイトIIが1：1でないスピン構造モデルが不明であり，スピン構造の決定には至っていない。（原子力機構との共同研究）AFM相でのスピン構造はαMnの特徴的な結晶構造に起因していると考えられ，本研究で発見された最重要課題である。高圧下で誘起される弱い強磁性（WFM）相での中性子散乱実験は終了している。AFM状態と異なり，磁気秩序により単位胞は変化しないことが明らかになった。近接スピン間は反強磁性的と考えられ，4つのサイトから成るフェリ磁性と結論された。（論文作成中）この結果から，本研究の重要課題であるWFM相における異常ホール効果の機構を議論することはできない。相補的に，高圧下NMR測定により，4つのサイトそれぞれについて，共鳴周波数の圧力依存性から磁気モーメントの大きさが明らかになりつつある。（千葉大との共同研究）これらの実験結果から，圧力－温度相図の理解につなげるとともに，４つのサイトにおけるMnの超微細相互作用を明らかにすることが期待される。

这项研究的目的是“澄清 αMn 的压力-温度相图”。在 2022 财年，使用纯单晶的零场 NMR 显示了大气压下反铁磁 (AFM) 相的整个 NMR 信号 (3-200 MHz)。 αMn晶体学上由四个位点I-IV组成，但已表明它们在AFM相中被磁性分裂成1（I）、2（II）、4（III）和4（IV），无法解释。由 20 世纪 70 年代进行的中子散射实验中提出的自旋结构得出。这篇论文由 J. Phys Jpn 发表，并被选为编辑选择。（与岛根大学共同研究）我们使用该样品进行了中子散射实验，但核磁共振显示的位点II不是1:1的自旋结构模型未知，并且尚未确定自旋结构。（与日本原子能机构的联合研究） AFM相中的自旋结构被认为是由αMn的特征晶体结构引起的，是本研究中发现的最重要的问题。高压诱导的弱铁磁（WFM）相中子散射实验已经完成。据透露，与 AFM 状态不同，晶胞不会因磁序而改变。相邻自旋之间的空间被认为是反铁磁性的，并且得出结论，磁场是亚铁磁性的，由四个位点组成。（论文进行中）基于这些结果，不可能讨论WFM阶段的反常霍尔效应的机制，这是本研究的一个重要问题。作为补充，高压核磁共振测量开始根据共振频率的压力依赖性揭示四个位点中每个位点的磁矩大小。（与千叶大学联合研究）这些实验结果有望更好地理解压力-温度相图，并揭示锰在四个位点的超精细相互作用。