核磁気共鳴法を用いたスピンアイス状態のスピン構造、スピン緩和機構の解明

利用核磁共振方法阐明自旋冰态的自旋结构和自旋弛豫机制

基本信息

批准号：
07J03411
负责人：
北川健太郎
金额：
$ 2.11万
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

3年目となる本年度では、受入研究室のプロジェクトとして超高圧NMR装置の開発と鉄系高温超伝導体の関連物質のNMR研究に従事した。5GPa以上の超高圧域のNMR実験は試料体積等の問題があり現在までほとんど行われていなかった。本研究では、体積効率や種々の点に優れた超高圧装置を開発することにより、9GPaまでの実用的なNMR実験を初めて可能にした。同サイズのこれまでのセルに比べて10倍程度の試料室体積を持つこと、アルゴンを圧力伝達媒体に用いた高い静水圧性、光学窓を通したルビー蛍光の精密な圧力決定、磁場中2軸回転機構を同時に使用できる点等が特徴である。実験の詳細およびNMR圧力計の確立のためのCu_2O,Sn,Ptの圧力・温度依存性測定を報告した論文は、JPSJ誌の"Papers of Editors' Choice"に選ばれている。上記の圧力装置を用いたNMR実験として、鉄系超伝導波物質SrFe_2As_2単結晶の超高圧下NMR実験を行った。この系の母物質では超高圧下で超伝導相が出現することが知られているが、化学量論比の単結晶での実験が可能であるため非常にきれいな系での研究であり、また超高圧NMRのテストケースとして最適であった。国内外の会議、論文において、5.6GPaでは反強磁性相と超伝導相が小さいスケールで自発的に共存している状態が実現していることを報告した。両相間の微視的な相関が強く示唆されること、転移温度において同時に両相が出現することがこの共存状態の特徴である。不均一さで生じる相分離や、異なるバンドで生じるミクロな磁性超伝導相はこれまでに報告されてきているが、この系の共存は新しいタイプの磁性超伝導であるといえる。これらの超高圧研究に対して、東京大学物性研究所のISSP学術奨励賞を授与された。

今年，第三年，我作为宿主实验室的项目，参与了超高压核磁共振装置的研制以及铁基高温超导体相关材料的核磁共振研究。由于样品体积等问题，迄今为止，5 GPa或更高超高压区域的核磁共振实验很少进行。在这项研究中，我们开发了一种具有出色容积效率和各种其他功能的超高压装置，首次使高达9GPa的实用核磁共振实验成为可能。它的样品室容积比以前相同尺寸的样品池大10倍左右，具有使用氩气作为压力传输介质的高静水压，通过光学窗口精确测定红宝石荧光的压力，可用于其特点是可以同时使用轴旋转机构。报告用于建立 NMR 压力计的 Cu_2O、Sn 和 Pt 的实验细节和压力/温度依赖性测量的论文被选为 JPSJ 的“编辑选择论文”。作为使用上述压力装置的NMR实验，我们对铁基超导波材料SrFe_2As_2单晶进行了超高压NMR实验。众所周知，该系统的母体材料在超高压下会出现超导相，但由于可以用化学计量比的单晶进行实验，因此研究是在非常干净的系统中进行的。非常适合作为超高压 NMR 测试用例。在国内外召开的会议和论文中，我们报道了在5.6 GPa下，实现了反铁磁相和超导相小范围自发共存的状态。这种共存状态的特征是两相之间具有很强的微观相关性，并且两相在转变温度下同时出现。迄今为止，由不均匀性引起的相分离和不同能带中发生的微观磁超导相已经被报道，但这种体系的共存可以说是一种新型的磁超导。因这项超高压研究，他获得了东京大学固体物理研究所颁发的ISSP学术鼓励奖。