クラスター磁性体における局所電荷揺らぎを利用した新奇電子物性の創成

利用团簇磁性材料中的局部电荷波动创造新颖的电子特性

• 批准号: 16J04048
• 负责人: 原口 祐哉
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J04048/
• 关键词: クラスター磁性; 層状化合物; 電荷不均化; スピンフラストレーション

クラスター磁性体における新奇電子物性の開拓を目指し、新規クラスター磁性体の開発および物性研究を行った。主な成果は、クラスター磁性体Nb3Cl8における特異な電荷不均化を発見したことである。塩化鉛を用いた溶媒蒸発法によりNb3Cl8の大型単結晶の育成に成功した。Nb3Cl8の単結晶を用いた帯磁率測定により、常磁性状態から急激に非磁性へと変化する相転移を発見した。X線回折およびNMR測定結果の分析によって、この非磁性化は常磁性の [Nb3]8+から非磁性状態の[Nb3]7+および [Nb3]9+へと電荷不均化することによって引き起こされていることが明らかとなった。またその電荷不均化は層間の電荷移動により面内一様秩序状態になり、 [Nb3]7+および [Nb3]9+層が交互に積層する特異な電荷秩序状態となっていることが明らかになった。さらに、超音波処理により結晶サイズをナノスケールにまで小さくすることでその相転移が消失することがわかった。この層間電荷不均化現象は、クラスター磁性に特異な電荷の揺らぎと構造不安定性の協奏効果によりもたらされたものであると考えられる。また、クラスター内の電荷揺らぎの大きさを制御するために、格子パラメータの制御を目的としてLi2In1－xScxMo3O8の合成を行い、それらの物性測定を行った。低温領域で部分的に常磁性モーメントが消失するような振る舞いが観測された。このようなモーメントの部分消失は三角格子上のボンドランダムネス効果によるバレンスボンドグラス状態の形成によって引き起こされたものであると考えられる。さらに、Cd2Re2O7における電荷制御とその物性研究を行った。Fドープ量とその構造相転移温度の系統的な変化から、その構造相転移がテトラマースピンシングレットの不安定性により駆動されていることがわかった。

为了探索团簇磁性材料新的电子特性，我们开发了新型团簇磁性材料并对其物理性能进行了研究。主要结果是在团簇磁性材料 Nb3Cl8 中发现了独特的电荷歧化现象。我们使用氯化铅通过溶剂蒸发法成功地生长了大的 Nb3Cl8 单晶。通过使用 Nb3Cl8 单晶测量磁化率，我们发现了从顺磁性状态快速转变为非磁性状态的相变。 X 射线衍射和 NMR 测量分析表明，这种退磁是由顺磁性 [Nb3]8+ 到非磁性状态 [Nb3]7+ 和 [Nb3]9+ 的电荷歧化引起的。还可以清楚地看出，由于层间电荷转移，电荷歧化导致平面内形成均匀有序状态，从而形成[Nb3]7+和[Nb3]9+层交替堆叠的独特电荷有序状态。成为。此外，还发现当通过超声处理将晶体尺寸减小至纳米级时，相变消失。这种层间电荷歧化现象被认为是由团簇磁性特有的电荷波动和结构不稳定性的协同效应引起的。此外，为了控制团簇内电荷波动的幅度，我们合成了Li2In1-xScxMo3O8以控制晶格参数并测量了其物理性质。观察到顺磁矩在低温区域部分消失的行为。据认为，该部分力矩损失是由于三角晶格上的键随机性效应而形成价键玻璃态而引起的。此外，我们研究了 Cd2Re2O7 的电荷控制及其物理性质。 F掺杂量和结构相变温度的系统变化表明结构相变是由四聚体自旋单线态的不稳定性驱动的。

项目成果

Physical properties in the cluster-based magnetic-diluted triangular lattice antiferromagnets Li2Sc1-xSnxMo3O8

基于团簇的磁稀释三角晶格反铁磁体Li2Sc1-xSnxMo3O8的物理性质

• 发表时间: 2016
• 作者: Yuya Haraguch;Chishiro Michioka;Hiroaki Ueda;Akira Matsuo;Koichi Kindo and Kazuyoshi Yoshimura
• 通讯作者: Koichi Kindo and Kazuyoshi Yoshimura

Tetramer spin singlet instability in the fluorine-substituted pyrochlore superconducting system Cd2Re2O7-xFx

氟取代烧绿石超导体系 Cd2Re2O7-xFx 中四聚体自旋单线态不稳定性

• DOI: 10.1088/0953-8984/28/35/355602
• 发表时间: 2016
• 期刊: Journal of Physics: Condensed Matter
• 作者: Yuya Haraguchi;Chishiro Michioka;Hiroaki Ueda;and Kazuyoshi Yoshimura
• 通讯作者: and Kazuyoshi Yoshimura

新しいハニカム格子酸化物AMO3(A=Mg, Zn; M=Mn, Ru, Ir)の合成と磁性

新型蜂窝晶格氧化物AMO3（A=Mg、Zn；M=Mn、Ru、Ir）的合成及磁性

• 发表时间: 2016
• 作者: Soufi M;Arimura H;Nakamura K;et al.;原口祐哉，道岡千城，植田浩明，吉村一良
• 通讯作者: 原口祐哉，道岡千城，植田浩明，吉村一良

三角格子クラスター磁性体Nb3Cl8の非磁性化相転移

三角晶格簇磁性材料Nb3Cl8的退磁相变

• 发表时间: 2016
• 作者: 原口祐哉，道岡千城，石川学;中野義明;矢持秀起;植田浩明，吉村一良
• 通讯作者: 植田浩明，吉村一良

三角格子クラスター強磁性体ZnScMo3O8の合成と物性

三角晶格团簇铁磁材料ZnScMo3O8的合成及物理性质

• 发表时间: 2016
• 作者: Mazen Soufi;Hidetaka Arimura;Saiji Ohga;Taka-aki Hirose;Yoshiyuki Umedu;Hiroshi Honda;原口祐哉，道岡千城，植田浩明，吉村一良
• 通讯作者: 原口祐哉，道岡千城，植田浩明，吉村一良