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論文

Dimensional reduction by geometrical frustration in a cubic antiferromagnet composed of tetrahedral clusters

大熊 隆太郎*; 古府 麻衣子; 浅井 晋一郎*; Avdeev, M.*; 幸田 章宏*; 岡部 博孝*; 平石 雅俊*; 竹下 聡史*; 小嶋 健児*; 門野 良典*; et al.

Nature Communications (Internet), 12(1), p.4382_1 - 4382_7, 2021/07

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Multidisciplinary Sciences)

Dimensionality is a critical factor in determining the properties of solids and is an apparent built- in character of the crystal structure. However, it can be an emergent and tunable property in geometrically frustrated spin systems. Here, we study the spin dynamics of the tetrahedral cluster antiferromagnet, pharmacosiderite, via muon spin resonance and neutron scattering. We find that the spin correlation exhibits a two-dimensional characteristic despite the isotropic connectivity of tetrahedral clusters made of spin 5/2 Fe$$^{3+}$$ ions in the three-dimensional cubic crystal, which we ascribe to two-dimensionalisation by geometrical frustration based on spin wave calculations. Moreover, we suggest that even one-dimensionalisation occurs in the decoupled layers, generating low-energy and one-dimensional excitation modes, causing large spin fluctuation in the classical spin system.

論文

Correlated Li-ion migration in the superionic conductor Li$$_{10}$$GeP$$_{2}$$S$$_{12}$$

矢島 健*; 日沼 洋陽*; 堀 智*; 岩崎 類*; 菅野 了次*; 大原 高志; 中尾 朗子*; 宗像 孝司*; 広井 善二*

Journal of Materials Chemistry A, 9(18), p.11278 - 11284, 2021/05

 被引用回数:1 パーセンタイル:0(Chemistry, Physical)

Herein, we studied the crystalline compound Li$$_{10}$$GeP$$_{2}$$S$$_{12}$$ with the largest Li-ion conductivity thus far via a novel route based on a combination of single-crystal neutron diffraction experiments at low temperature and first-principles calculations, and found that a correlated migration of the densely packed Li ions governs the overall Li-ion conduction. The correlated migration mechanism provides us with guidelines on how to design efficient superionic conductors for more efficient batteries.

論文

Bound spinon excitations in the spin-$$frac{1}{2}$$ anisotropic triangular antiferromagnet Ca$$_{3}$$ReO$$_{5}$$Cl$$_{2}$$

那波 和宏*; 平井 大悟郎*; 古府 麻衣子; 中島 健次; 村崎 遼*; 小金 聖史*; 木俣 基*; 野尻 浩之*; 広井 善二*; 佐藤 卓*

Physical Review Research (Internet), 2(4), p.043121_1 - 043121_11, 2020/12

$$S$$=$$frac{1}{2}$$異方的三角格子反強磁性体Ca$$_{3}$$ReO$$_{5}$$Cl$$_{2}$$においてスピノンに類した磁気励起が存在するかを確かめるべく、中性子非弾性散乱実験を行った。得られた磁気励起は、スピノン束縛対の形成によって解釈できるものであった。また、Cs$$_{2}$$CuCl$$_{4}$$よりもRPA近似による解釈が良く合い、より朝永-ラッティンジャー液体に近い系であると考えられる。

論文

Maximizing $$T_c$$ by tuning nematicity and magnetism in FeSe$$_{1-x}$$S$$_x$$ superconductors

松浦 康平*; 水上 雄太*; 新井 佑基*; 杉村 優一*; 前島 尚行*; 町田 晃彦*; 綿貫 徹*; 福田 竜生; 矢島 健*; 広井 善二*; et al.

Nature Communications (Internet), 8, p.1143_1 - 1143_6, 2017/10

 被引用回数:59 パーセンタイル:92.87(Multidisciplinary Sciences)

A fundamental issue concerning iron-based superconductivity is the roles of electronic nematicity and magnetism in realising high transition temperature ($$T_c$$). To address this issue, FeSe is a key material, as it exhibits a unique pressure phase diagram involving nonmagnetic nematic and pressure-induced antiferromagnetic ordered phases. However, as these two phases in FeSe have considerable overlap, how each order affects superconductivity remains perplexing. Here we construct the three-dimensional electronic phase diagram, temperature ($$T$$) against pressure ($$P$$) and iso-valent S-substitution ($$x$$), for FeSe$$_{1-x}$$S$$_x$$. By simultaneously tuning chemical and physical pressures, against which the chalcogen height shows a contrasting variation, we achieve a complete separation of nematic and antiferromagnetic phases. In between, an extended nonmagnetic tetragonal phase emerges, where $$T_c$$ shows a striking enhancement. The completed phase diagram uncovers that high-$$T_c$$ superconductivity lies near both ends of the dome-shaped antiferromagnetic phase, whereas $$T_c$$ remainslow near the nematic critical point.

論文

Orbital magnetism in Cd$$_2$$Os$$_2$$O$$_7$$ studied by X-ray magnetic circular dichroism

松田 康弘*; Her, J.-L.*; 道村 真司*; 稲見 俊哉; 鈴木 基寛*; 河村 直己*; 水牧 仁一朗*; 金道 浩一*; 山浦 淳一*; 広井 善二*

Physical Review B, 84(17), p.174431_1 - 174431_5, 2011/11

 被引用回数:20 パーセンタイル:66.65(Materials Science, Multidisciplinary)

Osの$$L_{2,3}$$吸収端でのX線磁気円二色性(XMCD)を227Kで金属絶縁体転移を示すCd$$_2$$Os$$_2$$O$$_7$$の反強磁性相で調べた。総和則に従えば、10Tと37TでのXMCDは、軌道磁気モーメントとスピン磁気モーメントの比として$$m_{rm L}/m_{rm S}=0.16pm0.02$$を与え、また、$$m_{rm L}$$$$m_{rm S}$$は平行であることを示した($$m_{rm L}parallel m_{rm S}$$)。これらの現象は異常であり、まず、予測されるOs$$^{5+}$$(5$$d^3$$)の立方結晶場中の基底状態は軌道一重項であり、次にHundの第三ルールからは$$m_{rm L}$$$$m_{rm S}$$は反平行であるべきである。スピン軌道相互作用が観測された軌道磁性を説明するためには重要であると考えるのが最もらしい。

論文

Anomalous magnetic phase in an undistorted pyrochlore oxide Cd$$_2$$Os$$_2$$O$$_7$$ induced by geometrical frustration

幸田 章宏*; 門野 良典*; 大石 一城; Saha, S. R.*; 髭本 亘; 米澤 茂樹*; 村岡 祐治*; 広井 善二*

Journal of the Physical Society of Japan, 76(6), p.063703_1 - 063703_4, 2007/06

 被引用回数:13 パーセンタイル:61.39(Physics, Multidisciplinary)

ミュオンスピン緩和法を用いて調べた金属非金属転移を示すパイロクロア酸化物Cd$$_2$$Os$$_2$$O$$_7$$の磁性を報告した。転移温度以下では強いスピン揺らぎが現れ、これはスピンのフラストレーションが影響しているためであると考えられる。さらに低温では非整合のスピン密度波が見られ、局所的なスピンのダイナミクスの変化を伴う異常な磁気的変化であることが提唱された。

論文

スピンギャップ化合物(VO)$$_{2}$$P$$_{2}$$O$$_{7}$$高圧相の磁性と単結晶作製

斎藤 高志*; 東 正樹*; 高野 幹夫*; 広井 善二*; 鳴海 康雄*; 金道 浩一*; 内海 渉

粉体および粉末冶金, 46(9), p.1014 - 1019, 1999/09

(VO)$$_{2}$$P$$_{2}$$O$$_{7}$$の高圧相の単結晶を3GPaの圧力下で、温度を高温から徐冷することによって得た。合成に先立ち、放射光によるその場観察実験を行い、合成条件を効率的に探ることができた。得られた単結晶について、X線回折,磁気測定などが行われた。

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