ブリージングパイロクロア反強磁性体の超強磁場新奇磁気相の探索

寻找超强磁场呼吸烧绿石反铁磁材料新型磁相

• 批准号: 20J10988
• 负责人: 厳 正輝
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J10988/
• 关键词: フラストレート磁性; ブリージングパイロクロア格子; クロムスピネル化合物; スピン-格子結合; パルス強磁場; 磁歪測定; スキルミオン; 極限超強磁場

近年、ブリージングパイロクロア格子磁性体のモデル物質として新たにクロムスピネル硫化物AA'Cr4S8 (AとA'はそれぞれ1価と3価の非磁性イオン) への注目が集まっている。そこで、これまでいくつかの物性報告が行われてきたCuInCr4S8に加えて、新たにCuAlCr4S8とCuGaCr4S8の粉末試料を固相反応法により合成し、強磁場中での物性探索を遂行した。CuInCr4S8に対しては、すでに150 Tまでの磁化測定により酸化物と同様に1/2磁化プラトー相を発現することを見出していた。そこで、さらに60 Tまでのパルス強磁場下で磁化、磁歪、誘電率、磁気熱量効果測定を詳細に行い、温度-磁場相図を作成した。その結果、有限の閉じた温度-磁場領域において磁気スキルミオン相の発現を彷彿とさせる特徴的な磁気相が存在することを初めて見出した。新物質CuGaCr4S8とCuAlCr4S8に対しては、130 Tまでの強磁場下で磁化、磁歪測定を行い、同様に温度-磁場相図を作成した。これら3物質は磁気モデルが類似していることが予想されるが、示す温度-磁場相図は三者三様であることが明らかになった。CuInCr4S8については化学輸送法による単結晶育成も試み、合成自体は可能であるものの、磁気転移温度が合成条件に非常に敏感であることが明らかになった。試料の質はさらなる改善の余地がある。並行して、ブリージングパイロクロア格子反強磁性体におけるスピン-格子結合理論の構築を理論家と共同で進め、様々な磁気相互作用パラメータに対する温度-磁場相図を完成させた。同様のモデルのカゴメ格子系への拡張も行い、ゼロ磁場ネマティック秩序状態や1/9磁化プラトーといったスピン-格子結合がもたらす新規磁気物性を明らかにした。

近年来，人们注意到新的硫化铬硫化铬AA'CR4S8（A和A'分别是单价和三价非磁性离子），作为呼吸pyrochrole晶状体磁铁的模型材料。因此，除了过去报道的Cuincr4s8外，CualCR4S8和CUGACR4S8的新粉末样品是通过固相反应方法合成的，并在强磁场中搜索了物理性能。对于Cuincr4s8，已经发现高达150 t的磁化测量结果显示出类似于氧化物的1/2磁化高原相。因此，在高达60 t的脉冲磁场下，还详细地进行了磁化，磁化，磁性，介电常数和磁性效应测量，并创建了温度磁场相图。结果，首次发现了一个特征性的磁相，让人联想到有限的封闭温度场区域中磁性silmion相的表达。新材料CUGACR4S8和CAULCR4S8在高达130 t的强磁场下进行磁化和磁刻度测量，并类似地制备了温度磁相图。预计这三种材料的磁模型是相似的，但是已经揭示了所示的温度磁相图是三个方向。对于Cuincr4s8，也通过化学转运方法尝试了单晶生长，尽管合成本身是可能的，但据揭示了磁过渡温度对合成条件极为敏感。标本的质量是进一步改进的空间。同时，我们与理论家合作，在呼吸pyrochrole晶格抗fiferromagnets中构建了自旋晶格耦合理论，完成了各种磁相互作用参数的温度磁性相图。同一模型也扩展到了Kagome晶格系统，揭示了由自旋晶格耦合产生的新型磁性，例如零磁场列序状态和1/9磁化磁化高原。

项目成果

Complex magnetic phase diagram with a small phase pocket in a breathing pyrochlore magnet CuInCr4S8

呼吸烧绿石磁体 CuInCr4S8 中具有小相袋的复杂磁相图

• 发表时间: 2021
• 作者: M. Gen;H. Ishikawa;A. Ikeda;A. Miyake;Z. Yang;Y. Okamoto;M. Mori;K. Takenaka;T. Kurumaji;Y. Tokunaga;T. Arima;M. Tokunaga;K. Kindo;Y. H. Matsuda;and Y. Kohama
• 通讯作者: and Y. Kohama

ブリージングパイロクロア格子磁性体LiGaCr4O8における局所的な磁化プラトー状態の形成

呼吸烧绿石晶格磁性材料LiGaCr4O8局部磁化平台态的形成

• 发表时间: 2021
• 作者: 厳 正輝;池田 暁彦;岡本 佳比古;石川 孟;金道 浩一;石井 裕人;松田 康弘;小濱 芳允
• 通讯作者: 小濱 芳允

Nematicity and fractional magnetization plateaus induced by spin-lattice coupling in the classical kagome-lattice Heisenberg antiferromagnet

• DOI: 10.1103/physrevb.105.174424
• 发表时间: 2022-05-20
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Gen, Masaki;Suwa, Hidemaro
• 通讯作者: Suwa, Hidemaro

ブリージングパイロクロア格子磁性体CuInCr4S8における特異な非共面磁気秩序相発現の可能性

呼吸烧绿石晶格磁性材料 CuInCr4S8 中独特的非共面磁序相表达的可能性

• 发表时间: 2021
• 作者: 厳 正輝;石川 孟;池田 暁彦;三宅 厚志;Z. Yang;岡本 佳比古;森 政貴;竹中 康司;車地 崇;徳永 祐介;有馬 孝尚;金道 浩一;徳永 将史;松田 康弘;小濱 芳允
• 通讯作者: 小濱 芳允

Magnetovolume Effect on the First-Order Metamagnetic Transition in UTe2

UTe2 中一阶变磁转变的磁体积效应

• DOI: 10.7566/jpsj.91.063703
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: Miyake Atsushi;Gen Masaki;Ikeda Akihiko;Miyake Kazumasa;Shimizu Yusei;Sato Yoshiki J.;Li Dexin;Nakamura Ai;Homma Yoshiya;Honda Fuminori;Flouquet Jacques;Tokunaga Masashi;Aoki Dai
• 通讯作者: Aoki Dai