トリルチル型化合物CuSb_2O_6の低次元磁性に関する研究

甲苯基化合物CuSb_2O_6的低维磁性研究

基本信息

批准号：
12740364
负责人：
加藤将樹
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

強相関物性を示す化合物の母体物質となるような低次元構造を有する磁性体では,スピン量子効果に由来して,低温の基底状態が非磁性となり,励起状態との間にギャップが開くいわゆるスピンギャップ状態をとるものが幾つか報告され,強相関物性の発現機構に関連して非常に注目されている.本研究の対象となるCuSb_2O_6はトリルチル化合物の一つで,Cuだけに着目すると高温超伝導体La_2Cu0_4と同じ構造を持ち,Cuサイトは2次元正方格子配列をなす.従ってその磁性も2次元的な振る舞いが期待されるにもかかわらず,その帯磁率は50K付近にピークを持ち,BonerとFisherらによる1次元Heisenberg型反強磁性体の理論計算と非常によい一致を示す.さらに8.5Kにおいて磁気相転移によるものと思われる帯磁率の減少を示す.この帯磁率の減少はスピン系が格子系と結合してダイマライズすることによりスピン一重項となる,いわゆるスピンパイエルス転移を起こしている可能性も示唆されていた.単結晶試料を用いて行った中性子線回折実験の結果,磁気ブラッグ反射を観測し,反強磁性長距離秩序であることを確認した。また,低温での磁気構造はb軸方向にスピンが揃う,いわゆるコリニアーオーダーであることが明らかとなり,2次元正方格子の辺方向(J1)と対角線方向(J2)のスピンフラストレーションがこの系で重要であることを明らかにした.このフラストレーションの度合い(J2/J1)により長距離磁気秩序が消失する,いわゆる量子臨界点近傍について,様々な理論的予測がなされており,そのような観点から,SbサイトヘのTa置換,CuサイトヘのZn置換を行い,辺方向及び対角線方向の相互作用の大きさをかえることに成功した.その結果,それらが拮抗する量子臨界点近傍において,長距離磁気秩序の消失とともに,NMRの緩和率測定においてスピンギャップ的な振る舞いが観測される等,新たな実験的知見を得ることができた.

在具有低维结构的磁体中，由于自旋量子效应而作为表现出强相关性能的化合物的基质材料，低温基态变为非磁性，并且它们之间的间隙以激发状态打开，并且与高度相关特性的机制非常关注。 CUSB_2O_6是这项研究的靶标，是Tolyltyl化合物之一，仅关注Cu时，它具有与高温超导体LA_2CU0_4相同的结构，而CU位点形成了二维方形晶状体布置。因此，即使预期其磁性是以二维方式行为，也无法实现二维行为。然而，它的磁敏感性达到50K左右，并且与Boner和Fisher等人的一维海森堡型反铁磁铁的理论计算非常吻合。此外，它显示出磁敏感性的降低，这被认为是由于8.5K处的磁相变过。还建议，当自旋系统与晶格系统结合并偶尔化时，磁敏感性的降低可能导致旋转旋转器转变，从而导致所谓的自旋 - 同胞转变。使用单晶样品进行的中子射线衍射实验表明，观察到了磁性的反射，并确认它是抗fiferromagnetic长距离顺序。同样很明显，低温下的磁结构位于所谓的共线顺序上，旋转沿B轴方向排列，并且在二维方方向上的侧向（J1）和对角线方向（J2）的旋转挫败感在该系统中很重要。已经对所谓的量子临界点附近进行了各种理论预测，由于挫折程度，远程磁序消失了（J2/J1）。从这个角度来看，在Sbsite和Cu位点取代的TA取代是为了改变侧面和对角线方向的相互作用的大小。结果，获得了新的实验发现，以及在量子临界点附近的远程磁顺序的消失，并在NMR弛豫测量中观察到旋转间隙行为。