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単分子磁石挙動を示す無機物質Li$$_{2}$$(Li$$_{1-x}$$Fe$$_{x}$$)Nの中性子散乱研究

Neutron scattering study on Li$$_{2}$$(Li$$_{1-x}$$Fe$$_{x}$$)N displaying single molecule magnet behavior

古府 麻衣子   ; Jesche, A.*; Breitner, F.*; H$"o$hn, P.*; 河村 聖子   ; 中島 健次   ; 廣井 孝介  ; 大石 一城*; 河村 幸彦*

Kofu, Maiko; Jesche, A.*; Breitner, F.*; H$"o$hn, P.*; Kawamura, Seiko; Nakajima, Kenji; Hiroi, Kosuke; Oishi, Kazuki*; Kawamura, Yukihiko*

ナノスケールの単一分子が大きな磁気モーメント・磁気異方性を有し、磁化反転過程が非常に遅くなる物質群は単分子磁石と呼称される。一般に、単分子磁石は錯体で実現され、無機物質の報告はわずか数例しかない。本研究では、そのひとつである対称性の高い無機物質Li$$_2$$(Li$$_{1-x}$$Fe$$_x$$)Nに着目した。Li$$_2$$(Li$$_{1-x}$$Fe$$_x$$)Nは六方晶であり、Li$$_2$$N層に隔てられたLi三角格子にFeがドープされる。単分子磁石挙動は広い濃度領域($$x<0.3$$)で観測され、低温でトンネルを介した磁化反転が顕著に現れる。非常に強い異方性磁場($$approx 88$$T)を有し、基底状態が$$J=7/2$$ ($$S=3/2, L=2$$)であることも特徴である。我々は、Li$$_2$$(Li$$_{1-x}$$Fe$$_x$$)N ($$x=0.02, 0.2$$)の磁気特性を明らかにするため、中性子散乱測定を行なった。J-PARCのAMATERAS分光器で得られた中性子非弾性スペクトラムでは、低・高濃度ともに2, 5, 26meV付近に磁気励起が観測された。26meVの励起は$$|pm 7/2 rangle$$から$$|pm 5/2 rangle$$への遷移と考えると、ac磁化率の結果と整合する。しかしながら、低エネルギーの磁気励起は単純には説明できず、その起源について検討を進めている。一方、TAIKAN装置で測定した小角散乱では、磁気相関長は20K以下で成長しなくなることが明らかになった。本系の特徴である遅い磁気緩和が、磁気相関の発達を妨げることを示唆している。

no abstracts in English

発表言語

 :

Japanese

掲載資料名

 :

巻

 :

号

 :

ページ数

 :

発行年月

 :

発表会議名

 :

日本物理学会第78回年次大会(2023年)

開催年月

 :

2023/09

開催都市

 :

仙台

開催国

 :

日本

キーワード

 :

単分子磁石; 中性子散乱; 磁気散乱

特許データ

 :

PDF

 :


論文URL

 :

研究データの公開先DOI

 :

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使用施設

 :

J-PARC物質・生命科学実験施設  

広報プレスリリース

 :

論文解説
(JAEA R&D Navigator)

 :

受委託・共同研究相手機関

 :

Max-Planck-Institut; Universit$"a$t Augsburg; 総合科学研究機構

Access

 :

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