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Solid-state NMR study of actinide dioxides

固体NMR法によるアクチノイド酸化物の研究

徳永 陽; 酒井 宏典; 神戸 振作; 中堂 博之; 逢坂 正彦; 三輪 周平; 西 剛史; 中田 正美; 伊藤 昭憲; 本間 佳哉*

Tokunaga, Yo; Sakai, Hironori; Kambe, Shinsaku; Chudo, Hiroyuki; Osaka, Masahiko; Miwa, Shuhei; Nishi, Tsuyoshi; Nakada, Masami; Ito, Akinori; Homma, Yoshiya*

二酸化アクチノイドは原子力燃料としての応用がよく知られているが、アクチノイド化合物の基礎的な電子物性を系統的に理解するうえでも非常に重要な化合物群である。特に低温では$$f$$電子特有の強いスピン-軌道相互作用を起源とした多彩な磁気状態が実現することが知られている。われわれはこれまで$$^{17}$$O酸素核のNMR測定を通じて微視的観点から系統的な研究を行ってきた。最近ではアメリシウム化合物では初めてとなるNMR測定をAmO$$_2$$において成功している。本講演ではこれまでの二酸化アクチノイドのNMR研究結果についての総括的に議論する予定である。

Besides the importance of AnO$$_2$$ series (An; U, Np, Pu, Am) as a nuclear fuel, the magnetic properties of these compounds at low temperatures are particularly interesting. Their surprisingly varied physical properties continue to be of interest for both theory and experiment. In this study, we have performed NMR studies for the series of actinide dioxides. On the basis of $$^{17}$$O-NMR studies, exotic magnetic orderings associated with multipole degrees of freedom on 5$$f$$ electrons have been identified in UO$$_2$$ (dipolar + quadrupolar ordering) and NpO$$_2$$ (octupolar + quadrupolar ordering), in contrast with the non-magnetic ground state of PuO$$_2$$. In AmO$$_2$$, our $$^{17}$$O-NMR data provide the first microscopic evidence for a phase transition as a bulk property in this system.

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