Novel Spin-Orbit-Entangled Quantum States Explored by Kinetic Crystal Field Engineering

动晶体场工程探索新型自旋轨道纠缠量子态

• 批准号: 22K14002
• 负责人: 原口 祐哉
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14002/
• 关键词: スピン軌道相互作用; キタエフ模型; 新物質; 低温合成; トポケミカル合成; メタセシス合成; 磁性体; 遷移金属酸化物

今年度の研究でのもっとも大きな成果は、四面体配位3d8電子系においてスピン軌道結合状態を見出すことに成功したことです。固体メタセシス法の巧妙な速度論的制御によって合成されたスピネル化合物NiRh2O4において、バルク帯磁率測定と比熱測定により、ネール転移温度TN = 45 Kで明確な反強磁性転移が存在することを明らかにしました。合成経路の変更により磁気秩序が発現したことから、従来の試料では磁気秩序が抑制されていたが、高温反応に伴うエントロピー増大によりカチオンミキシングが生じたためと考えられます。また、磁気モーメントの増大は、スピンのみによるS = 1ではなく、Jeff = 0の物理現象によって説明されることが示唆されました。これらのことから、NiRh2O4の磁気秩序を支えるメカニズムは、Jeff = 1の励起子凝縮であり、正方晶の結晶場と超交換相互作用の相互作用によって組織化されていることが示唆されました。また、Coハニカム格子CaCo2TeO6の磁気特性がRuCl3と同様の磁性を示す有望なKitaev候補物質であることを見出しました。この化合物は、Na2Co2TeO6のNaイオンの半分をCaイオンで置換し、CoO6八面体を効果的に立方体対称に近づけてトポケミカル合成したものです。CaCo2TeO6はNa2Co2TeO6（TN〜27K）よりも低いTN〜13Kで反強磁性秩序を示し、比較的低い磁場〜4Tで磁気秩序が抑制されることから、三角形の歪みを抑制することで非キタエフ相互作用を抑制できることがわかった。また、CaCo2TeO6のワイス温度異方性と単一イオン磁気異方性は、よく知られたキタエフ物質であるα-RuCl3との類似性をさらに示唆しています。

今年研究最重要的成果是成功找到了四面体配位 3d8 电子系统中的自旋轨道键合态。体积磁化率和比热测量表明，尖晶石化合物 NiRh2O4 在尼尔转变温度 TN = 45 K 处存在明显的反铁磁转变，该化合物是通过固态复分解方法的巧妙动力学控制合成的。由于通过改变合成路线来表达磁序，因此认为在常规样品中磁序受到抑制，但由于与高温反应相关的熵增加而发生阳离子混合。也有人提出，磁矩的增加可以通过 Jeff = 0 的物理现象来解释，而不是仅由自旋引起的 S = 1。这些结果表明，NiRh2O4 中支持磁序的机制是 Jeff = 1 的激子凝聚，它是由四方晶体场和超交换相互作用的相互作用组织的。我们还发现 Co 蜂窝晶格 CaCo2TeO6 是一种有前途的 Kitaev 候选材料，其磁性能与 RuCl3 相似。该化合物是通过用 Ca 离子取代 Na2Co2TeO6 中一半的 Na 离子而合成的，有效地使 CoO6 八面体更接近立方对称。 CaCo2TeO6 在比 Na2Co2TeO6 (TN~27K) 更低的 TN~13K 下表现出反铁磁序，并且磁序在相对较低的磁场~4T 下被抑制，因此抑制三角畸变会导致非基塔耶夫相互作用。是可以压制的此外，CaCo2TeO6 的韦斯温度各向异性和单离子磁各向异性进一步表明其与著名的 Kitaev 材料 α-RuCl3 的相似性。

项目成果

新規キタエフ模型候補物質CaCo2TeO6の中性子回折

新基塔耶夫模型候选物质 CaCo2TeO6 的中子衍射

• 发表时间: 2022
• 作者: 浅井晋一郎;原口祐哉;香取浩子;池田陽一;益田隆嗣
• 通讯作者: 益田隆嗣

Frustrated magnetism in alkaline-intercalated Mo3O8-type compounds

碱插层 Mo3O8 型化合物中的受抑磁性

• 发表时间: 2022
• 作者: Daigo Ishikita;Yuya Haraguchi;Hiroko Aruga Katori
• 通讯作者: Hiroko Aruga Katori

Honeycomb lattice iridate on the verge of Mott-collapse

处于莫特塌陷边缘的蜂窝晶格虹彩

• DOI: 10.1088/1361-648x/ac916e
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Physics: Condensed Matter
• 作者: Haraguchi Yuya;Katori Hiroko Aruga
• 通讯作者: Katori Hiroko Aruga

Improvement of the optical transmittance of a SiO₂ surface by a femtosecond-laser-induced homogeneous nanostructure formation

通过飞秒激光诱导均匀纳米结构形成提高 SiO₂ 表面的光学透射率

• DOI: 10.1364/ome.470510
• 发表时间: 2022
• 期刊: Optical Materials Express
• 影响因子: 2.8
• 作者: Edakubo Minami;Richter Lukas Janos;Haraguchi Yuya;Aruga-Katori Hiroko;Ihlemann J?rgen;Miyaji Godai
• 通讯作者: Miyaji Godai

過剰アルカリ金属インターカレート系Mo3クラスターMott絶縁体における創発的三角格子磁性

过量碱金属插层 Mo3 团簇莫特绝缘体中出现的三角晶格磁性

• 发表时间: 2022
• 作者: 石北大悟;原口祐哉;香取浩子
• 通讯作者: 香取浩子