Neutron diffraction study of the crystal and magnetic structures of antiferromagnetic manganese deuteride at high temperatures and high pressures

高温高圧下における反強磁性重水素化マンガンの結晶構造と磁気構造の中性子回折による研究

町田 晃彦*; 齋藤 寛之*; 青木 勝敏*; 小松 一生*; 服部 高典   ; 佐野 亜沙美   ; 舟越 賢一*; 町田 真一*; 佐藤 豊人*; 折茂 慎一*

Machida, Akihiko*; Saito, Hiroyuki*; Aoki, Katsutoshi*; Komatsu, Kazuki*; Hattori, Takanori; Sano, Asami; Funakoshi, Kenichi*; Machida, Shinichi*; Sato, Toyoto*; Orimo, Shinichi*

Mn金属を高温高圧で水素化することにより形成される反強磁性Mn重水素化物、fcc-MnDxとhcp-MnDxの結晶構造と磁気構造をin-situ中性子粉末回折により調べた。重水素原子はfcc及びhcp金属格子の八面体格子間を部分的に占有していた。Nel温度は-MnDで543(10)Kであった。-MnDでは、飽和磁気モーメントは0.82(1)、Nel温度は347(3)Kであった。-MnDと-MnDについて決定されたNel温度は、以前の研究で提案されたそれぞれのSlater-Pauling曲線によって予測されたものと一致した。更新されたNel温度は、電子バンド構造計算に基づくより正確なSlater-Pauling曲線の開発に示唆を与える。

The crystal and magnetic structures of antiferromagnetic Mn deuterides formed by hydrogenating Mn metal at high temperature and high pressure, fcc -MnDx and hcp -MnDx, were investigated by in-situ neutron powder diffraction. Deuterium atoms partially occupied the octahedral interstitial positions of the fcc and hcp metal lattices. The site occupancies increased rapidly with decreasing temperature from 700 to 450 K and remained down to 300 K. Nel temperature of 543(10) K was determined for -MnD. For -MnD, saturation magnetic moment and Nel temperature were determined to be 0.82(1) and 347(3) K, respectively. The Nel temperatures determined for -MnD and -MnD are consistent with those predicted by the respective Slater-Pauling curves proposed in previous studies. The updated Nel temperatures provide insights into the development of more accurate Slater-Pauling curves based on electronic band structure calculations.