An orbital-based scenario for the magnetic structure of neptunium compounds

軌道に基づいたネプツニウム化合物の磁気構造の発現機構

大西 弘明  ; 堀田 貴嗣

Onishi, Hiroaki; Hotta, Takashi

アクチノイド化合物の複雑な磁気構造を微視的観点から理解するために、軌道自由度の重要な役割について議論する。ここで取り上げる典型的な物質はUTGa及びNpTGa(Tは遷移金属イオン)である。アクチノイド化合物における軌道とスピンの意味を明らかにするために、まず、結合描像と比較しながら、-結合描像に基づく局所的な-電子状態の構成について議論する。そして、アクチノイド化合物の磁気構造を調べるために、-結合描像に基づく軌道縮退ハバード模型を与える。厳密対角化法によってこのモデルハミルトニアンを解析して、さまざまな磁気構造を含む相図を得る。UNiGaとUPtGaでは、異なる反強磁性磁気構造が実験で見いだされているが、軌道自由度に基づくシナリオによってその違いを理論的に説明する。また、NpTGa(T=Fe, Co, Ni)における3種類の反強磁性相(C-, A-, G-型)の出現についても議論をする。

We discuss a crucial role of orbital degree of freedom to understand the complex magnetic structure of actinide compounds from a microscopic viewpoint. Typical examples which we pick up here are UTGa and NpTGa, where T denotes a transition metal ion. An orbital degenerate Hubbard model constructed from the - coupling scheme is provided to investigate the magnetic structure of actinide compounds. By analyzing the model Hamiltonian with the use of unbiased numerical technique such as exact diagonalization, we obtain the phase diagram including several kinds of magnetic states. An orbital-based scenario is proposed to understand the change in the magnetic structure from G- to A-type antiferromagntic (AF) phases, experimentally observed in UNiGa and UPtGa. We also discuss the appearance of three kinds of AF phases, C-, A-, and G-type, for NpTGa (T=Fe, Co, and Ni).