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Crystal structure of frustrated antiferromagnet UNi$$_4$$B

フラストレート反強磁性体UNi$$_4$$Bの結晶構造

芳賀 芳範; 小山田 明*; 松田 達磨; 池田 修悟; 大貫 惇睦

Haga, Yoshinori; Oyamada, Akira*; Matsuda, Tatsuma; Ikeda, Shugo; Onuki, Yoshichika

UNi$$_4$$Bは反強磁性体と報告されている。その磁性は異常で、絶対零度でも部分的に秩序しないモーメントが残ると考えられている。その起源は、hexagonal結晶構造に起因する相互作用のフラストレーションにあるとされている。本研究では、この物質の純良単結晶を育成し、その結晶構造を解明することにより磁性の異常を考察した。単結晶X線回折により、微小な超格子反射が観測された。詳しい積分強度の解析から、正確な結晶構造は斜方晶に属し、厳密な意味でのフラストレーションは存在しないことが明らかとなった。

Crystal structure of a frustrated antiferomagnet UNi$$_4$$B was investigated precisely by the X-ray diffraction on a Czhochralski-grown high-quality single crystal. The unit cell was unambiguously determined as orthorhombic (space group Cmcm) with the lattice parameters $$a$$ = 6.97, $$b$$ = 17.14, and $$c$$ = 14.89 ${AA}$. These orthorhombic lattice parameters are approximately related to the reported hexagonal unit cell parameters $$a$$$$_{rm hex}$$ and $$c_{rm hex}$$ as $$a$$ = 2$$c_{rm hex}$$, $$b$$ = 2$$sqrt{3}$$$$a$$$$_{rm hex}$$ and $$c$$=3$$a$$$$_{rm hex}$$. They are also consistent with the previously reported weak superlattice reflections measured by the neutron scattering assuming the hexagonal lattice. We have found that four different uranium sites with the different local environment exist. Therefore UNi$$_4$$B can no more be regarded as a pure frustrated system as previously assumed and its magnetic properties should be reanalized based on the correct structure.

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分野:Physics, Condensed Matter

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