Spontaneous magnetization curve of -iron at high pressures determined using neutron diffraction

その場中性子回折法を用いて決定した高圧下における鉄の自発磁化曲線

青木 勝敏*; 高野 将大*; 福山 鴻*; 鍵 裕之*; 町田 晃彦*; 齋藤 寛之*; 服部 高典   ; 佐野 亜沙美   ; 舟越 賢一*

Aoki, Katsutoshi*; Takano, Masahiro*; Fukuyama, Ko*; Kagi, Hiroyuki*; Machida, Akihiko*; Saito, Hiroyuki*; Hattori, Takanori; Sano, Asami; Funakoshi, Kenichi*

体心立方(bcc)-鉄の磁気モーメントの温度依存性をその場中性子粉末回折法を用いて、約2GPaおよび6GPaの圧力下で300950Kの範囲において調べた。磁気散乱の相対寄与を高めるため、中性子散乱長が天然Feの約半分であるFe同位体が用いられた。キュリー温度()は、2.1GPa, 6.0GPa, 6.7GPaでそれぞれ946(30)K、838(50)K、740(40)Kと決定され、(K) = 1043 - 49(7) + 1.3(1.2)で表される磁気相境界が決定された。6.7GPaで加熱すると、磁気転移に続いて構造転移が観測された。この結果は、磁気相境界が相境界の低温側に位置することを示している。したがって、転移は、常磁性bcc鉄から常磁性fcc鉄への構造変化に対応する。

The temperature dependence of the magnetic moment of bcc -iron was investigated over the range 300-950 K at pressures of approximately 2 and 6 GPa by neutron powder diffraction. The Fe isotope, whose neutron scattering length is approximately half that of naturally abundant Fe, was employed to enhance the relative contribution of magnetic scattering. Curie temperatures () were determined to be 946(30) K, 838(50) K and 740(40) K at 2.1, 6.0 and 6.7 GPa, respectively, defining a magnetic phase boundary described by (K) = 1043 - 49(7) + 1.3(1.2). Upon heating at 6.7 GPa, the structural transition was observed to follow the magnetic transition. This transition sequence indicates that the magnetic phase boundary lies on the low-temperature side of the phase boundary. Accordingly, the transition corresponds to a structural transformation from paramagnetic bcc to paramagnetic fcc iron.