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Hyperfine splitting and nuclear spin polarization in NdPd$$_5$$Al$$_2$$ and Nd$$_3$$Pd$$_{20}$$Ge$$_6$$

NdPd$$_5$$Al$$_2$$及びNd$$_3$$Pd$$_{20}$$Ge$$_6$$における超微細相互作用分裂と核スピン偏極

目時 直人  ; 柴田 薫 ; 松浦 直人*; 北澤 英明*; 鈴木 博之*; 山内 宏樹; 萩原 雅人 ; Frontzek, M. D.*; 松田 雅昌*

Metoki, Naoto; Shibata, Kaoru; Matsuura, Masato*; Kitazawa, Hideaki*; Suzuki, Hiroyuki*; Yamauchi, Hiroki; Hagihara, Masato; Frontzek, M. D.*; Matsuda, Masaaki*

NdPd$$_5$$Al$$_2$$におけるNdの超微細相互作用分裂を高分解能の中性子非弾性散乱によって研究した。Nd核の核スピン($$I$$=7/2)と、$$|pm9/2rangle$$の軌道が主成分の$$Gamma_6$$基底状態を示す4$$f$$電子との間の超微細相互作用によって、磁気秩序相において生じた超微細相互作用分裂に起因する中性子非弾性散乱ピークを、$$hbaromega$$ = $$pm$$3$$mu$$eVのエネルギーに観察した。低温では、Nd核スピンの低エネルギー状態の占拠確率が増加することによりNd核スピンが偏極し、反強磁性散乱ピーク強度に寄与するが、その際、中性子の非スピン反転過程の寄与が最も大きい。この現象の応用として反強磁性散乱ピーク強度の温度変化から、Nd$$_3$$Pd$$_{20}$$Ge$$_6$$のNd磁気モーメント及び超微細相互作用分裂の大きさを見積もることに成功した。

Hyperfine splitting of Nd nuclei in NdPd$$_5$$Al$$_2$$ has been studied by means of high-resolution neutron spectroscopy. We observed inelastic peaks at $$hbaromega =pm3;{mu}$$eV coming from the hyperfine splitting in the magnetically ordered phase due to the hyperfine interactions between Nd nuclei ($$I$$=7/2) and the 4$$f$$ electrons with $$Gamma_6$$ ground state composed of mainly $$|pm9/2rangle$$. At very low temperatures, nuclear spin of Nd is polarized with increasing occupation probability of low energy levels and contributes to the enhancement of the antiferromagnetic Bragg intensities: the elastic non-spin-flip channel is dominant. As an application of this phenomenon, we determined the Nd moment and hyperfine splitting from the temperature dependence of an antiferromagnetic Bragg intensities for Nd$$_3$$Pd$$_{20}$$Ge$$_6$$.

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