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論文

Three-dimensional electronic structures and the metal-insulator transition in Ruddlesden-Popper iridates

山崎 篤志*; 藤原 秀紀*; 橘 祥一*; 岩崎 大昌*; 東野 勇志*; 吉見 千秋*; 中川 広野*; 中谷 泰博*; 山神 光平*; 荒谷 秀和*; et al.

Physical Review B, 94(11), p.115103_1 - 115103_10, 2016/11

AA2016-0587.pdf:2.55MB

 被引用回数:12 パーセンタイル:32.31(Materials Science, Multidisciplinary)

軟X線角度分解光電子分光を用いて、Ruddlesden-Popper型イリジウム酸化物Sr$$_{n+1}$$Ir$$_{n}$$O$$_{3n+1}$$の3次元バンド構造を調べた。その結果、IrO$$_{2}$$面構造の次元性の増加と共に発現する金属-絶縁体転移に関する直接的な証拠を得た。この転移は、スピンー軌道結合により生じた$$j_{eff}$$ = 1/2バンドがフェルミエネルギーを横切ることにより生じる。入射光エネルギーを350eV以上走査することにより、SrIrO$$_{3}$$の3次元フェルミ面形状及び、Sr$$_{3}$$Ir$$_{2}$$O$$_{7}$$$$k_{z}$$依存した光電子強度の振動を明らかにした。本手法は、電子状態の全体像の理解において非常に有効である。

論文

Large trigonal-field effect on spin-orbit coupled states in a pyrochlore iridate

植松 大介*; 佐賀山 基*; 有馬 孝尚*; 石川 洵*; 中辻 知*; 高木 英典*; 吉田 雅洋*; 水木 純一郎; 石井 賢司

Physical Review B, 92(9), p.094405_1 - 094405_6, 2015/09

 被引用回数:15 パーセンタイル:31.54(Materials Science, Multidisciplinary)

The half-filled topmost valence band of Ir$$^{4+}$$ in several iridates such as Sr$$_2$$IrO$$_4$$, IrO$$_2$$, and CaIrO$$_3$$ has been proposed to originate mainly from the spin-orbit coupled $$J_{rm eff}=1/2$$ states. In pyrochlore iridates $$R_2$$Ir$$_2$$O$$_7$$ ($$R$$: rare earth), some exotic electronic states are theoretically proposed by assuming $$J_{rm eff}=1/2$$ states. However, the octahedral coordination around Ir is trigonally distorted, which may affect the energy level scheme of Ir $$5d$$ states. Here, we report spectra of resonant elastic and inelastic X-ray scattering in Eu$$_2$$Ir$$_2$$O$$_7$$ at the Ir $$L$$ edges. A large suppression of the magnetic scattering signal at the Ir $$L_{rm II}$$ edge supports the $$J_{rm eff}=1/2$$ picture rather than the $$S=1/2$$ one. The inelastic scattering spectrum indicates that the magnitude of the trigonal field on the Ir$$^{4+}$$ states is evaluated to be comparable to the spin-orbit interaction. The energy diagram of the $$5d$$ state is proposed based on the simple cluster model.

論文

Engineering a spin-orbital magnetic insulator by tailoring superlattices

松野 丈夫*; 井原 康太*; 山村 周玄*; 和達 大樹*; 石井 賢司; Shankar, V.*; Kee, H.-Y.*; 高木 英典*

Physical Review Letters, 114(24), p.247209_1 - 247209_5, 2015/06

 被引用回数:97 パーセンタイル:1.96(Physics, Multidisciplinary)

In $$5d$$ Ir oxides with interplay of spin-orbit coupling and electron correlations, we have tailored a spin-orbital magnetic insulator out of a semimetal SrIrO$$_3$$ by tuning the structure through superlattices [(SrIrO$$_3$$)$$_m$$, SrTiO$$_3$$] ($$m$$ = 1, 2, 3, 4, and $$infty$$). We observed the systematic decrease of the magnetic ordering temperature and the resistivity as a function of $$m$$. The transition from the semimetal to the insulator is found to be closely linked to the appearance of magnetism at $$m$$ $$simeq$$ 3. Long range magnetic ordering was realized even in the $$m$$ = 1 single layer superlattice, implying that the design and realization of novel electronic phases is feasible at the level of a single atomic layer in complex Ir oxides.

論文

Spin-orbit fluctuations in frustrated heavy-fermion metal LiV$$_{2}$$O$$_{4}$$

富安 啓輔*; 岩佐 和晃*; 植田 浩明*; 新高 誠司*; 高木 英典*; 河村 聖子; 菊地 龍弥; 稲村 泰弘; 中島 健次; 山田 和芳*

Physical Review Letters, 113(23), p.236402_1 - 236402_5, 2014/12

 被引用回数:11 パーセンタイル:32.24(Physics, Multidisciplinary)

フラストレーションを持つ重い電子系${it d}$電子金属LiV$$_{2}$$O$$_{4}$$について、飛行時間法による中性子非弾性実験にて、広い運動量とエネルギーの空間に渡ってスピン揺らぎを調べた。${it Q-E}$空間において、${it Q}$=0.6$AA $^{-1}$$を特徴的な値としたピークと2.4$AA $^{-1}$$の周りの広いピークの変化を捉えた。電子の一部が揺らいでいるとした磁気形状因子を用い、短距離反強磁性相関を取り入れた単純な関数でそれらの変化を記述することができ、これは、重い電子系が軌道が結合したスピン-軌道揺らぎにより引き起こされることを示唆している。

論文

Spin-orbit coupling induced semi-metallic state in the 1/3 hole-doped hyper-kagome Na$$_3$$Ir$$_3$$O$$_8$$

高山 知弘*; Yaresko, A.*; 松本 章代*; Nuss, J.*; 石井 賢司; 吉田 雅洋*; 水木 純一郎; 高木 英典*

Scientific Reports (Internet), 4, p.6818_1 - 6818_6, 2014/10

 被引用回数:26 パーセンタイル:15.94(Multidisciplinary Sciences)

The complex iridium oxide Na$$_3$$Ir$$_3$$O$$_8$$ with a B-site ordered spinel structure was synthesized in single crystalline form, where the chiral hyper-kagome lattice of Irions, as observed in the spin-liquid candidate Na$$_4$$Ir$$_3$$O$$_8$$, was identified. The average valence of Ir is 4.33+ and, therefore, Na$$_3$$Ir$$_3$$O$$_8$$ can be viewed as a doped analogue of the hyper-kagome spin liquid with Ir$$^{4+}$$. The transport measurements, combined with the electronic structure calculations, indicate that the ground state of Na$$_3$$Ir$$_3$$O$$_8$$ is a low carrier density semi-metal. We argue that the semi-metallic state is produced by a competition of the molecular orbital splitting of $$t_{2g}$$ orbitals on Ir$$_3$$ triangles with strong spin-orbit coupling inherent to heavy Ir ions.

論文

Momentum-resolved electronic excitations in the Mott insulator Sr$$_2$$IrO$$_4$$ studied by resonant inelastic X-ray scattering

石井 賢司; Jarrige, I.; 吉田 雅洋; 池内 和彦*; 水木 純一郎; 大橋 啓*; 高山 知弘*; 松野 丈夫*; 高木 英典*

Physical Review B, 83(11), p.115121_1 - 115121_5, 2011/03

 被引用回数:65 パーセンタイル:7.29(Materials Science, Multidisciplinary)

We report an Ir $$L_3$$-edge resonant inelastic X-ray scattering (RIXS) measurement of the low-lying electronic excitations in Sr$$_2$$IrO$$_4$$ over the complete Brillouin zone of the IrO$$_2$$ plane. A remarkably strong inelastic signal which exceeds the elastic scattering in intensity is observed. Peaks observed at 0.5, 3.2, and 6.0 eV are respectively ascribed to an interband transition across the Mott gap and charge-transfer excitations from the O $$2p$$ band to the Ir $$5d$$ bands. The dispersion of the Mott gap excitation is found to be particularly weak. This is interpreted as a signature of the narrow $$5d$$ bands of the novel Mott insulating state of Sr$$_2$$IrO$$_4$$ induced by the strong spin-orbit interaction.

論文

Magnetic structure and local lattice distortion in giant negative thermal expansion material Mn$$_{3}$$Cu$$_{1-x}$$Ge$$_{x}$$N

飯久保 智*; 樹神 克明; 竹中 康司*; 高木 英典*; 社本 真一

Journal of Physics; Conference Series, 251, p.012014_1 - 012014_4, 2010/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:28.24

Magnetic and local structures in an antiperovskite system, Mn$$_{3}$$Cu$$_{1-x}$$Ge$$_{x}$$N, with a giant negative thermal expansion have been studied by neutron powder diffraction measurement. We discuss (1) an importance of an averaged cubic crystal structure and a $$Gamma$$$$^{5g}$$ antiferromagnetic spin structure for the large magneto-volume effect (MVE) in this itinerant electron system, (2) an unique role of a local lattice distortion well described by the low temperature tetragonal structure of Mn$$_{3}$$GeN for the broadening of MVE.

論文

Gradual development of $$Gamma^{5g}$$ antiferromagnetic moment in the giant negative thermal expansion material Mn$$_3$$Cu$$_{1-x}$$Ge$$_x$$N ($$xsim$$ 0.5)

樹神 克明; 飯久保 智*; 竹中 康司*; 瀧川 仁*; 高木 英典*; 社本 真一

Physical Review B, 81(22), p.224419_1 - 224419_8, 2010/06

 被引用回数:36 パーセンタイル:18.92(Materials Science, Multidisciplinary)

The anti-perovskite compound Mn$$_3$$Cu$$_{1-x}$$Ge$$_x$$N with $$x sim 0.5$$ has a giant negative thermal expansion coefficient due to the magneto-volume effect near room temperature. Competition between the $$Gamma^{5g}$$ and $$Gamma^{4g}$$ antiferromagnetic structures around the magnetic ordering temperature could be the driving force for such a phenomenon. In order to examine this possibility, we performed neutron diffraction experiments on Mn$$_3$$Cu$$_{0.5}$$Ge$$_{0.5}$$N and $$^{14}$$N nuclear magnetic resonance (NMR) experiments on Mn$$_3$$Cu$$_{0.6}$$Ge$$_{0.4}$$N. As a reference material, we also investigated Mn$$_3$$NiN, whose spin structure is represented by a linear combination of the $$Gamma^{5g}$$ and $$Gamma^{4g}$$ antiferromagnetic components. We conclude that in Mn$$_3$$Cu$$_{1-x}$$Ge$$_x$$N ($$x sim 0.5$$), the $$Gamma^{4g}$$ antiferromagnetic component is nearly absent and the competition between the $$Gamma^{5g}$$ and $$Gamma^{4g}$$ antiferromagnetic structures is irelevant to the giant negative thermal expansion coefficient. The $$Gamma^{5g}$$ antiferromagnetic ordered moment gradually develops with decreasing temperature. This provides a thorough justification for the analysis presented in the previous letter.

論文

Anomalous metallic state in the vicinity of metal to valence-bond solid insulator transition in LiVS$$_{2}$$

片山 尚幸*; 内田 正哉*; 橋爪 大輔*; 新高 誠司*; 松野 丈夫*; 松村 大樹; 西畑 保雄; 水木 純一郎; 竹下 直*; Gauzzi, A.*; et al.

Physical Review Letters, 103(14), p.146405_1 - 146405_4, 2009/10

 被引用回数:40 パーセンタイル:14.47(Physics, Multidisciplinary)

三角格子を持ち、価電子結合固体状態を持つことで知られるLiVS$$_{2}$$とLiVSe$$_{2}$$について研究を行った。金属と強相関系絶縁体の境目にあるLiVS$$_{2}$$は、金属から価電子結合固体絶縁体への転移を305Kにて示した。金属-絶縁体転移の近傍で価電子結合固体状態が観測されたことは、価電子結合固体状態を考える際の電子の遍歴性の重要さを示している。高温金属層に見られる擬ギャップ状態についても議論を行った。また、LiVSe$$_{2}$$は2Kまで金属状態であった。

論文

Local structure anomaly around Ge dopants in Mn$$_{3}$$Cu$$_{0.7}$$Ge$$_{0.3}$$N with negative thermal expansion

松野 丈夫*; 竹中 康司*; 高木 英典*; 松村 大樹; 西畑 保雄; 水木 純一郎

Applied Physics Letters, 94(18), p.181904_1 - 181904_3, 2009/05

 被引用回数:38 パーセンタイル:17.99(Physics, Applied)

負の熱膨張材料であるMn$$_{3}$$Cu$$_{0.7}$$Ge$$_{0.3}$$Nに対してX線吸収分光を使用してCuとGe近傍の局所構造をそれぞれ探った。原子間距離の温度依存性から、Ge-Mn, Cu-Mnそれぞれの結合とも負の熱膨張に寄与していることがわかったが、Ge-Mnの方がより顕著であることが示された。また、Ge-MnにおいてはDebye-Waller因子の負の熱膨張領域での異常増大が観測され、Ge近傍に大きな局所歪が生成していることがわかった。これら結果は、Ge近傍における不均一な歪が負の熱膨張領域の増大と強く関係していることを示している。

論文

Local lattice distortion in the giant negative thermal expansion material Mn$$_3$$Cu$$_{1-x}$$Ge$$_x$$N

飯久保 智*; 樹神 克明; 竹中 康司*; 高木 英典*; 瀧川 仁*; 社本 真一

Physical Review Letters, 101(20), p.205901_1 - 205901_4, 2008/11

 被引用回数:136 パーセンタイル:3.43(Physics, Multidisciplinary)

逆ペロブスカイト構造を持つMn窒化物では磁気秩序に伴う鋭い体積変化が元素置換によって緩和されたとき、巨大負熱膨張率が実現される。このレターではその体積膨張の緩和が起こっているMn$$_3$$Cu$$_{1-x}$$Ge$$_x$$NにおけるGeの特殊な役割について報告する。われわれはMn$$_3$$GeNの低温正方晶構造でよく再現できる局所構造歪みが、平均構造が立方晶である$$x$$領域において存在することを示した。この構造不安定性が秩序磁気モーメントの成長と強い相関を示すことから、これが体積膨張の緩和を引き起こしているものと考えられる。

論文

Frustrated minority spins in GeNi$$_2$$O$$_4$$

松田 雅昌; Chung, J.-H.*; Park, S.*; 佐藤 卓*; 松野 謙一郎*; 香取 浩子*; 高木 英典*; 加倉井 和久; 蒲沢 和也*; 角田 頼彦*; et al.

Europhysics Letters, 82(3), p.37006_1 - 37006_5, 2008/05

 被引用回数:13 パーセンタイル:35.9(Physics, Multidisciplinary)

GeNi$$_2$$O$$_4$$は立方晶スピネル構造を有しており、低温でNi$$^{2+}$$モーメント($$S$$=1)が反強磁性長距離秩序を示す。(この物質は構造相転移を起こさず、磁気秩序相でも立方晶のままである。)比熱や磁化の測定により、磁気転移が$$T_{N1}$$=12.1Kと$$T_{N2}$$=11.4Kで起こることがわかっている。この逐次磁気相転移は、磁気フラストレーションに由来しているものと予想される。われわれは、中性子散乱実験により2つの磁気相における磁気構造を調べた。その結果、$$T_{N1}$$以下ではカゴメ格子面内のスピンのみが磁気秩序化することがわかった(部分無秩序相)。磁気配列は面内が強磁性的で、面間が反強磁性的である。$$T_{N2}$$以下では三角格子面内のスピンの秩序化も加わることがわかった。

論文

Magnetovolume effect in Mn$$_3$$Cu$$_{1-x}$$Ge$$_x$$N related to the magnetic structure; Neutron powder diffraction measurements

飯久保 智; 樹神 克明; 竹中 康司*; 高木 英典*; 社本 真一

Physical Review B, 77(2), p.020409_1 - 020409_4, 2008/01

 被引用回数:91 パーセンタイル:5.44(Materials Science, Multidisciplinary)

大きな磁気体積効果を$$x$$=0.15以上で示す逆ペロフスカイト化合物、Mn$$_3$$Cu$$_{1-x}$$Ge$$_x$$Nについて中性子回折を手段として調べた。本研究は、立方晶のみならず$$Gamma^{5g}$$型の反強磁性秩序が、大きな磁気体積効果の発現に重要であることを明らかにした。この大きな磁気体積効果は、頂点共有した八面体を有する、逆ペロフスカイト構造に起因した幾何学的フラストレーションによって説明される可能性がある。

論文

Quasiparticle interference and superconducting gap in Ca$$_{2-x}$$Na$$_x$$CuO$$_2$$Cl$$_2$$

花栗 哲郎*; 幸坂 祐生*; Davis, J. C.*; Lupien, C.*; 山田 幾也*; 東 正樹*; 高野 幹夫*; 大石 一城; 小野 雅紀*; 高木 英典*

Nature Physics, 3(12), p.865 - 871, 2007/12

 被引用回数:128 パーセンタイル:3.91(Physics, Multidisciplinary)

High-transition-temperature (high-$$T_c$$) superconductivity is ubiquitous in the cuprates containing CuO$$_2$$ planes, but each cuprate has its own character. The study of the material dependence of the $$d$$-wave superconducting gap (SG) should provide important insights into the mechanism of high-$$T_c$$ superconductivity. However, because of the "pseudogap" phenomenon, it is often unclear whether the energy gaps observed by spectroscopic techniques really represent the SG. Here, we use scanning tunnelling spectroscopy to image nearly optimally doped Ca$$_{2-x}$$Na$$_x$$CuO$$_2$$Cl$$_2$$ (Na-CCOC) with $$T_c=25 sim 28$$ K. It enables us to observe the quasiparticle interference effect in this material, through which we obtain unambiguous information on the SG. Our analysis of quasiparticle interference in Na-CCOC reveals that the SG dispersion near the gap node is almost identical to that of Bi$$_2$$Sr$$_2$$CaCu$$_2$$O$$_y$$ (Bi2212) at the same doping level, despite the $$T_c$$ of Bi2212 being three times higher than that of Na-CCOC. We also find that the SG in Na-CCOC is confined in narrower energy and momentum ranges than Bi2212, which explains $$-$$ at least in part $$-$$ the remarkable material dependence of $$T_c$$.

論文

Low-energy spectroscopic mapping studies in optimally-doped Ca$$_{2-x}$$Na$$_x$$CuO$$_2$$Cl$$_2$$

花栗 哲郎*; 幸坂 祐生*; Davis, J. C.*; Lupien, C.*; 山田 幾也*; 東 正樹*; 高野 幹夫*; 大石 一城; 高木 英典*

Physica C, 460-462, p.954 - 955, 2007/09

 被引用回数:1 パーセンタイル:92.62(Physics, Applied)

高分解能走査型トンネル顕微鏡により最適ドープのCa$$_{2-x}$$Na$$_x$$CuO$$_2$$Cl$$_2$$の研究を行った。以前低ドープの試料で見られていた「チェッカーボード」と呼ばれる局所状態密度の変調がここでも見られた。また、空間的に不均一なギャップが見られ、このギャップは昇温とともに消失する傾向にあった。これらの結果はギャップチェッカーボード型変調と共存した超伝導に関係していることを示唆する。

論文

Spiral spin structure in the Heisenberg pyrochlore magnet CdCr$$_2$$O$$_4$$

松田 雅昌; 武田 全康; 中村 充孝; 加倉井 和久; 大沢 明*; Leli$`e$vre-Berna, E.*; Chung, J.-H.*; 植田 浩明*; 高木 英典*; Lee, S.-H.*

Physical Review B, 75(10), p.104415_1 - 104415_6, 2007/03

 被引用回数:41 パーセンタイル:16.43(Materials Science, Multidisciplinary)

CdCr$$_2$$O$$_4$$はスピネル型構造をしており、正四面体の頂上にあるCr$$^{3+}$$モーメント間に幾何学的フラストレーションが存在している。非偏極中性子回折実験を行ったところ、転移温度7.8K以下で波数ベクトル$$Q$$=(0, $$delta$$, 1)($$delta$$ $$sim$$0.09)を持つ非整合磁気構造をとることがわかった。転移点において$$c$$軸が伸びて、立方晶から正方晶への構造相転移も同時に起こっている。一次元偏極中性子回折実験により、スピンの容易軸(あるいは面)を調べたところ、容易面が$$ac$$面であることがわかった。この結果から、基本構造は$$ac$$面を容易面とするスパイラル構造であることが示唆される。さらに詳細な構造を調べるために、TAS-1に設置されたCRYOPADを用いて三次元偏極中性子解析を行った。その結果、磁気構造が単純な円形のスパイラル構造ではなく、楕円形のスパイラル構造をとっていることが明らかになった。

論文

Statics and dynamics of incommensurate spin order in a geometrically frustrated antiferromagnet CdCr$$_2$$O$$_4$$

Chung, J.-H.*; 松田 雅昌; Lee, S.-H.*; 加倉井 和久; 植田 浩明*; 佐藤 卓*; 高木 英典*; Hong, K.-P.*; Park, S.*

Physical Review Letters, 95(24), p.247204_1 - 247204_4, 2005/12

 被引用回数:126 パーセンタイル:4.58(Physics, Multidisciplinary)

ACr$$_2$$O$$_4$$(A=Mg, Zn, Cd, Hg)はスピネル型構造をしており、正四面体の頂点にあるCr$$^{3+}$$モーメント間に幾何学的フラストレーションが存在している。このフラストレーションのために構造と磁性が密接に関連した興味ある性質を示す。CdCr$$_2$$O$$_4$$において中性子回折実験を行ったところ、転移温度7.8K以下で波数ベクトル$$Q$$=(0, $$delta$$, 1) ($$delta$$$$sim$$0.09)を持つ非整合磁気構造をとることがわかった。また、転移点において$$c$$軸が伸びて、立方晶から正方晶への構造相転移も同時に起こっている。中性子非弾性散乱実験を行うことにより、Cr$$^{3+}$$モーメント間の相互作用や磁気異方性に由来したギャップの大きさを見積もった。また、磁気モーメントの$$c$$軸方向への整列を一意的に決定した。CdCr$$_2$$O$$_4$$と同様の結晶構造を有するZnCr$$_2$$O$$_4$$やMgCr$$_2$$O$$_4$$では、磁気構造が複雑でありまだ確定されていないが、Crをベースとしたスピネルでは初めてCdCr$$_2$$O$$_4$$において詳細な磁気構造を明らかにした。

論文

Single-crystal growth of transition metal oxides at high pressures of several GPa

東 正樹*; 斎藤 高志*; 石渡 晋太郎*; 吉田 裕史*; 高野 幹夫*; 高坂 祐樹*; 高木 英典*; 内海 渉

Journal of Physics; Condensed Matter, 14(44), p.11321 - 11324, 2002/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:59.62(Physics, Condensed Matter)

数万気圧の高圧下におけるX線回折実験の結果をもとに、種々の遷移金属酸化物の単結晶育成を行った。(VO)$$_{2}$$P$$_{2}$$O$$_{7}$$, CaNaCu$$_{2}$$Cl$$_{2}$$, CaFeO$$_{3}$$の結果について報告する。

口頭

Detailed magnetic structure of a frustrated spinel CdCr$$_2$$O$$_4$$ studied by polarized neutron techniques

松田 雅昌; 大沢 明*; 武田 全康; 加倉井 和久; Chung, J.-H.*; Lee, S.-H.*; 植田 浩明*; 高木 英典*

no journal, , 

CdCr$$_2$$O$$_4$$はスピネル型構造をしており、正四面体の頂上にあるCr$$^{3+}$$モーメント間に幾何学的フラストレーションが存在している。非偏極中性子回折実験を行ったところ、転移温度7.8K以下で波数ベクトル$$Q=(0, delta, 1)$$ ($$deltasim0.09$$)を持つ非整合磁気構造をとることがわかった。転移点においてc軸が伸びて、立方晶から正方晶への構造相転移も同時に起こっている。一次元偏極中性子回折実験により、スピンの容易軸(あるいは面)を調べたところ、容易面がac面であることがわかった。この結果から、基本構造はac面を容易面とするスパイラル構造であることが示唆される。さらに詳細な構造を調べるために、TAS-1に設置されたCRYOPADを用いて三次元偏極中性子解析を行った。その結果、磁気構造が単純な円形のスパイラル構造ではなく、楕円形のスパイラル構造をとっていることが明らかになった。発表ではその原因について考察する。

口頭

Spiral structure of a frustrated spinel CdCr$$_2$$O$$_4$$ studied by polarized neutron techniques

松田 雅昌; 大沢 明*; 武田 全康; 中村 充孝; Leli$`e$vre-Berna, E.*; 加倉井 和久; Chung, J.-H.*; Lee, S.-H.*; 植田 浩明*; 高木 英典*

no journal, , 

CdCr$$_2$$O$$_4$$はスピネル型構造をしており、正四面体の頂上にあるCr$$^{3+}$$モーメント間に幾何学的フラストレーションが存在している。非偏極中性子回折実験を行ったところ、転移温度7.8K以下で波数ベクトル$$Q$$=(0,$$delta$$,1) ($$delta$$$$sim$$0.01)を持つ非整合磁気構造をとることがわかった。転移点においてc軸が伸びて、立方晶から正方晶への構造相転移も同時に起こっている。一次元偏極中性子回折実験により、スピンの容易軸(あるいは面)を調べたところ、容易面がac面であることがわかった。この結果から、基本構造はac面を容易面とするスパイラル構造であることが示唆される。さらに詳細な構造を調べるために、TAS-1に設置されたCRYOPADを用いて三次元偏極中性子解析を行った。その結果、磁気構造が単純な円形のスパイラル構造ではなく、楕円形のスパイラル構造をとっていることが明らかになった。

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