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with geometrically frustrated orthogonal antiferromagnetic dimer目時 直人; 山内 宏樹; 萩原 雅人; 綿貫 竜太*; 河村 聖子; 古府 麻衣子*; 中島 健次; 松田 雅昌*
Physical Review B, 111(10), p.104424_1 - 104424_9, 2025/03
フラストレートしたシャストリ・サザランド格子を有するNdBの磁気転移を理解する目的で中性子非弾性散乱実験を行った。
と
による準四重項状態が磁気秩序相で4つに分裂する。スペクトルは磁気相互作用
、磁気
と四極子
の結合、そして一軸的な結晶場により説明される。この
電子状態により、主たる秩序変数である面内磁気モーメント
と結く誘起された2次的な秩序変数
を説明することができた。幾何学的フラストレーションによってハイゼンベルグ相互作用が打ち消し合う状況で、磁気と四極子の結合が本質的な役割をすることが明らかになった。
古府 麻衣子; 綿貫 竜太*; 榊原 俊郎*; 河村 聖子; 中島 健次; 松浦 直人*; 上木 岳士*; 阿久津 和宏*; 山室 修*
Scientific Reports (Internet), 11(1), p.12098_1 - 12098_8, 2021/06
被引用回数：7 パーセンタイル：56.60(Multidisciplinary Sciences)Glassy magnetic behavior has been observed in a wide range of crystalline magnetic materials called spin glass. Here, we report spin glass behavior in a structural glass of a magnetic ionic liquid, C4mimFeCl
. Magnetization measurements demonstrate that an antiferromagnetic ordering occurs at 
= 2.3 K in the crystalline state, while a spin glass transition occurs at 
= 0.4 K in the structural glass state. In addition, localized magnetic excitations were found in the spin glass state by inelastic neutron scattering, in contrast to spin-wave excitations in the ordered phase of the crystalline sample. The localized excitation was scaled by the Bose population factor below and gradually disappeared above . This feature is highly reminiscent of boson peaks commonly observed in structural glasses. We suggest the "magnetic" boson peak to be one of the inherent dynamics of a spin glass state.
目時 直人; 山内 宏樹; 松田 雅昌*; Fernandez-Baca, J. A.*; 綿貫 竜太*; 萩原 雅人*
Physical Review B, 97(17), p.174416_1 - 174416_10, 2018/05
被引用回数：9 パーセンタイル：38.48(Materials Science, Multidisciplinary)多重の秩序変数を伴うf電子系NdBの磁気構造を中性子偏極解析によって明らかにした。面内の磁気モーメントについては
と呼ばれる、単位格子内の磁気モーメントが全て外側または内側に向いた構造を確認した。これは最近の我々の粉末回折の結果と一致する。一方、この構造にc軸モーメントの反強磁性ダイマー構造(
)が共存することが新たにわかり、粉末回折実験の解析の前提が崩れていることがわかった。またIII相及びIV相において(0.14,0.14,0.1)および(0.2,0,0.1)の波数を伴うインコメ相についても、c軸方向の磁気モーメントが変調していることを明らかにした。面内モーメントは主たる秩序変数として振る舞い、ランダウ理論を用いた解析によりc軸モーメントは誘起秩序変数として表されること、すなわち、高次の磁気的または多極子の相互作用に起因することがわかった。
山内 宏樹; 目時 直人; 綿貫 竜太*; 鈴木 和也*; 深澤 裕; Chi, S.*; Fernandez-Baca, J. A.*
Journal of the Physical Society of Japan, 86(4), p.044705_1 - 044705_9, 2017/04
被引用回数：17 パーセンタイル：70.27(Physics, Multidisciplinary)
K、
K、and 
Kで相転移を示すNdBの中間秩序相の磁気構造、および、秩序変数を決定するために、中性子回折実験を行った。II相(
)で観測された回折パターンは、正方晶
面内の静的磁気モーメントによる秩序構造を仮定することでよく説明できた。また、II相の磁気構造が二つのノンコリニアな反強磁性構造("all-in/all-out"型と"vortex"型)の線形結合で一意的に説明できることを見出した。この特異な磁気構造が実現する主要素として、我々は、「(1)磁気相互作用の優位性を抑制する幾何学的フラストレーションの効果、(2)ノンコリニアな磁気構造と四極子秩序を安定化させる四極子相互作用の重要性」の二つを提唱した。
三田村 裕幸*; 綿貫 竜太*; 金子 耕士; 榊原 俊郎*
固体物理, 50(12), p.821 - 832, 2015/12
定常磁場中の中性子散乱実験とパルス磁場中の電気分極測定により完全三角格子反強磁性体RbFe(MoO)
の強誘電性の起源が面内120
スピン構造のカイラリティであることを明らかにした。これは宮下精二先生らが提唱した120スピン構造のカイラリティを巨視的物理量として初めて観測したものである。また、磁場中での電気分極の振る舞いを通じ、カイラリティの磁場依存性に関する川村光先生らの理論的予想を実験的に初めて検証することに成功した。更に、スピンカイラリティ由来の強誘電性を引き起こす物質の条件を対称性の議論により明らかにした。
三田村 裕幸*; 綿貫 竜太*; 金子 耕士; 小野崎 紀道*; 天羽 祐太*; 橘高 俊一郎*; 小林 理気*; 志村 恭通*; 山本 勲*; 鈴木 和也*; et al.
Physical Review Letters, 113(14), p.147202_1 - 147202_5, 2014/10
被引用回数：25 パーセンタイル：76.38(Physics, Multidisciplinary)Magnetic field (
) variation of the electrical polarization 
(
c) of the perfect triangular lattice antiferromagnet RbFe (MoO) is examined up to the saturation point of the magnetization for B
. is observed only in phases for which chirality is predicted in the in-plane magnetic structures. No strong anomaly is observed in at the field at which the spin modulation along the c axis exhibits a discontinuity to the commensurate state. These results indicate that ferroelectricity in this compound originates predominantly from triangular-spin chirality. The obtained field-temperature phase diagrams of ferroelectricity well agree with those theoretically predicted for the spin chirality of a Heisenberg spin triangular lattice antiferromagnet.
小林 理気; 金子 耕士; 脇本 秀一; Chi, S.*; 眞田 直幸*; 綿貫 竜太*; 鈴木 和也*
Journal of the Korean Physical Society, 63(3), p.337 - 340, 2013/08
被引用回数：5 パーセンタイル：37.97(Physics, Multidisciplinary)We have studied the magnetic structure of HoCoGa
which shows successive magnetic phase transition at 
= 9.6 K and 
= 7.5 K by using powder neutron diffraction. The data indicates magnetic reflection peaks with propagation vector 
= (1/2 0 0.35) at 
(AFIC phase), and then the propagation vector changes to 
= (1/2 0 1/2) below (AFC phase). In addition, the temperature dependence of magnetic reflection intensity shows temperature hysteresis at . These results suggest that the transition at is an incommensurate to commensurate first order transition. From our analysis, we have decided that the magnetic structure at 3.5 K is collinear antiferromagnetic one with propagation vector 
, and magnitude of magnetic moment is 8.6(2) 
along the 
-axis. This structure is same as TbCoGa which is proposed existence of component separated magnetic order due to the competition between magnetic and quadrupolar interactions.
; Adjustment of imbalanced charge by additional Li as an electron donor松尾 元彰*; 齋藤 寛之; 町田 晃彦; 佐藤 龍太郎*; 高木 成幸*; 三輪 和利*; 綿貫 徹; 片山 芳則; 青木 勝敏; 折茂 慎一*
RSC Advances (Internet), 3(4), p.1013 - 1016, 2013/01
被引用回数：20 パーセンタイル：53.66(Chemistry, Multidisciplinary)The novel complex hydride YLiFeH
with the Fe-H complex anion ([FeH]
) was synthesized by hydrogenation of YFe together with additional Li. Li adjusts the original imbalanced charge between Y
and [FeH] by donating an electron to convert into Li
during the hydrogenation, resulting in the formation of the well charge-balanced state of YLi[FeH].
徳永 陽; 齋藤 庸*; 酒井 宏典; 神戸 振作; 眞田 直幸*; 綿貫 竜太*; 鈴木 和也*; 川崎 裕*; 岸本 豊*
Physical Review B, 84(21), p.214403_1 - 214403_7, 2011/12
被引用回数：9 パーセンタイル：37.87(Materials Science, Multidisciplinary)本論文はTbCoGaにおいて特異な磁気構造が実現していることをGa核のNMR研究により明らかにしたものである。TbCoGaは単純な結晶構造にもかかわらず低温で非常に複雑な磁性を持ち、その起源として磁気双極子と電気四極子相互作用の競合という新規なメカニズムが提唱されていた。本研究によりこの物質の基底状態における磁気秩序構造が初めて明らかになった。同定された磁気構造は2つの波数ベクトルを持ったノンコリニアー型の構造であり、この特異な磁気構造はこの物質における複雑な電子間相互作用の存在を示している。本論文ではその起源の一つとして、上記の磁気双極子と電気四極子相互作用の競合に加え、TbGa正方格子内に内在する磁気的なフラストレーションの可能性を新たに指摘した。
mimFeCl古府 麻衣子; 綿貫 竜太*; 榊原 俊郎*; 河村 聖子; 中島 健次; 上木 岳士*; 阿久津 和宏*; 山室 修*
no journal, ,
イオン液体は現代の液体科学分野で注目されている多機能液体であり、その特性はイオン種の選択に 応じて変えることができる。たとえば、磁性イオンを含む陰イオン種を選択すると磁気特性が現れる。最初に報告された磁性イオン液体CmimFeClは、冷却速度を調整することによりガラス・結晶の両方の状態をつくることができる。興味深いことに、結晶では反強磁性磁気秩序が、ガラスではスピングラス状態が発現する。我々は、中性子散乱測定を行い、結晶ではスピン波励起、ガラスでは非分散かつブロードな磁気励起を観測した。このブロードな磁気励起は、スピングラス転移温度以下ではボーズ因子でスケールでき、構造ガラスにみられるボゾンピークと類似している。これは、周期性が欠如していることを反映し、マグノンが伝搬せずに局在化するためだと考えられる。この局在化した磁気励起は、スピンクラスターの形成を示唆している。
の電子状態目時 直人; 山内 宏樹; 綿貫 竜太*; 河村 聖子; 吉田 雅洋*; 吉澤 英樹*
no journal, ,
NdBは幾何学的なフラストレーションが期待される2次元直交ダイマーを伴う結晶構造をもつ。その磁気秩序相は直交した面内成分と弱いc軸成分が誘起された複雑な構造をとる。この秩序機構と秩序変数を明らかにする目的で、中性子非弾性散乱実験により電子状態を決定した。常磁性状態では強い一軸性の結晶場に伴う準二重項を示すことが明らかになり、これは逐次転移に伴い放出されるエントロピーをよく説明する。また、秩序相ではピークのシフトと同時に4つの一重項に分裂する様子が捉えられた。スペクトルの温度変化を磁気および四極子の相互作用とそれらの結合項を用いて解析した。その結果から転移のメカニズムを明らかにすることができたので、報告する。
の共鳴X線散乱法による磁気構造解析道村 真司; 稲見 俊哉; 眞田 直幸*; 綿貫 竜太*; 鈴木 和也*
no journal, ,
正方晶系希土類化合物TbCoGaは、T
=36.2K, T
=5.4Kで部分成分磁気秩序と呼ばれる2段階の磁気逐次相転移を示す。高温側(T
T
T)では磁気モーメントのc軸方向の成分、低温側(T
T)ではab面内方向の成分が秩序化する。部分成分秩序の要因として、4f電子の多重極子相互作用と磁気的相互作用の競合が予想されている。今回、部分成分秩序に伴う磁気モーメントの秩序状態を調べるため、SPring-8/BL22XUで単結晶TbCoGaの共鳴X線磁気散乱実験を行った。実験より、1/2 0 9/2反射では、
-
'散乱過程と-'散乱過程の強度が、各々TとT以下で増大し、秩序パラメーター(磁気秩序ベクトルk=(1/2 0 1/2))であることを確認した。特に、散乱面がb軸に対して垂直であるアジマス角
=0での-'散乱強度の増大より、T以下で、b軸方向に磁気モーメントが傾いていることがわかった。ここで、b軸は磁気秩序ベクトルと直交した軸である。さらに、アジマス角依存性の測定により、磁気モーメントの傾斜角も調べ、磁気秩序状態における磁気モーメントの方向を決定することができた。
徳永 陽; 齋藤 庸*; 酒井 宏典; 神戸 振作; 眞田 直幸*; 綿貫 竜太*; 鈴木 和也*; 川崎 裕*; 岸本 豊*
no journal, ,
TbCoGaは単純な結晶構造にもかかわらず低温で非常に複雑な磁性を持ち、その起源として磁気双極子と電気四極子相互作用の競合という新規なメカニズムが提唱されている。本研究ではGa核のNMR測定から秩序相における内部磁場の大きさと方向を決定し、群論的考察から低温での特異な磁気構造を同定することに初めて成功した。NMRで同定された磁気構造は2つの波数ベクトルを持ったノンコリニアー型の反強磁性構造であり、このような特異な磁気構造は通常、幾何学的なフラストレーションを持つ系において出現する。しかしこの物質では本来幾何学的なフラストレーションは存在しない。この物質における複雑な電子間相互作用の存在を示している。講演では同じ局在f電子系の化合物であるUPd
のNMR研究の結果についても報告する予定である。
CoGa(=Tb, Dy, Ho)の磁気構造解析小林 理気; 金子 耕士; 脇本 秀一; Chi, S.*; 眞田 直幸*; 綿貫 竜太*; 鈴木 和也*
no journal, ,
最近TbCoGaで観測された逐次転移についてマクロ測定や粉末中性子回折実験から部分成分磁気秩序転移であることが示唆されており、その起源として磁気相互作用と多極子相互作用の競合が提案されていることから注目を集めている。前回われわれはTbと同じ様な逐次転移を示すHoCoGaの粉末中性子回折実験を行い,この物質では部分成分磁気秩序は存在せず9.6Kで非整合反強磁性に秩序した後に7.5Kで整合反強磁性秩序に一次転移することを明らかにした。今回われわれはさらに
=24Kと
=22.7Kで逐次転移を示すDyCoGaの粉末中性子回折実験を行った。1.5Kのデータでは磁気散乱ピークと思われる2つの明確なピークが観測され、これらはそれぞれ低角から(1/2 0 1/2)と(1/2 1 1/2)の指数を付けることができる。これらの指数から1.5Kでの反強磁性秩序の伝播ベクトルはTbCoGaの中間相やHoCoGaの低温相と同じ
=(1/2 0 1/2)である可能性が高い。発表では今後測定予定である長積算時間のデータについても報告する予定である。
の中性子散乱による研究目時 直人; 山内 宏樹; 松田 雅昌*; Fernandez Baca, J.*; 吉田 雅洋*; 吉澤 英樹*; 萩原 雅人*; 綿貫 竜太*
no journal, ,
NdBの磁気構造と電子状態を報告し、逐次転移のメカニズムを提案する。II相では面内磁気モーメント
を伴うAll-in All-out構造(4)と、軸モーメント
の反強磁性ダイマー構造(10)が共存し、さらに低温のIII・IV相ではの長周期変調を伴う。ランダウ理論による解析からがの高次(
)の誘起秩序変数として表現され、多極子相互作用が示唆される。NdBの電子状態は基底状態(
=
5/2)の3meV上に=7/2の第一励起が存在し、これらによる準四重項状態を使って(1)中間相はの磁気秩序相、(2)低温相は
と電気四極子の結合相、という逐次転移のメカニズムが提案できる。
の逐次相転移金子 耕士; 眞田 直幸*; 綿貫 竜太*; 鈴木 和也*; 長壁 豊隆
no journal, ,
正方晶TbCoGaは、
=36.2,Kの磁気転移に引き続き、低温の
=5.4,Kで逐次相転移を示す。粉末中性子回折の結果から、この転移が
=(1/2,0,1/2)の反強磁性秩序であること、さらに高温側の転移で軸成分のみが先に秩序し、遅れてで、面内成分が秩序化する、部分成分磁気秩序モデルが提唱された。今回、この逐次相転移を詳細に調べるため、単結晶試料中性子散乱実験を行った。以下で=(1/2,0,1/2)の磁気反射が現れ、以下で強度が大幅に変化していることが確認された。ピーク強度解析の結果、で以下で面内成分が現れ、=(1/2,0,1/2)に対し、
軸成分であることを明らかにした。これは共鳴X線回折の結果とも一致している。詳細な解析と合わせ、臨界散乱について報告する。
古府 麻衣子; 山室 修*; 綿貫 竜太*; 榊原 俊朗*; 河村 聖子; 村井 直樹; 中島 健次; 松浦 直人*; 上木 岳士*; 阿久津 和宏*; et al.
no journal, ,
スピングラスの特徴はスピングラス転移温度の存在とその近傍での複雑な磁気緩和現象であり、実験・理論両面から研究が進められてきた。一方、スピングラス状態の磁気励起についての知見は殆ど得られていない。我々は、磁気秩序相から乖離した複数のスピングラス物質について中性子非弾性散乱測定を行った。その結果、スピングラス転移温度以下で、ボーズ因子でスケールされる局在磁気励起が普遍的に存在することがわかった。
mimFeClの構造ガラス上で発現するスピングラス状態古府 麻衣子; 綿貫 竜太*; 榊原 俊郎*; 河村 聖子; 中島 健次; 上木 岳士*; 阿久津 和宏*; 山室 修*
no journal, ,
イオン液体は現代の液体科学分野で注目されている多機能液体であり、その特性はイオン種の選択に 応じて変えることができる。たとえば、磁性イオンを含む陰イオン種を選択すると磁気特性が現れる。最初に報告された磁性イオン液体CmimFeClは、冷却速度を調整することによりガラス・結晶の両方の状態をつくることができる。我々は低温磁化測定を行い、結晶では反強磁性磁気秩序が、ガラスではスピングラス状態が発現することを明らかにした。さらに、中性子散乱測定を行い、結晶ではスピン波励起、ガラスでは非分散かつブロードな磁気励起を観測した。このブロードな磁気励起は、スピングラス転移温度以下ではボーズ因子でスケールでき、構造ガラスにみられるボゾンピークと類似している。これは、周期性が欠如していることを反映し、マグノンが伝搬しないためだと考えられる。講演では、従来のスピングラスとの比較をもとに、この構造ガラス上で発現するスピングラスの本質について議論する。
mimFeCl古府 麻衣子; 綿貫 竜太*; 榊原 俊郎*; 河村 聖子; 中島 健次; 上木 岳士*; 阿久津 和宏*; 山室 修*
no journal, ,
イオン液体は現代の液体科学分野で注目されている多機能液体であり、その特性はイオン種の選択に 応じて変えることができる。たとえば、磁性イオンを含む陰イオン種を選択すると磁気特性が現れる。最初に報告された磁性イオン液体CmimFeClは、冷却速度を調整することによりガラス・結晶の両方の状態をつくることができる。興味深いことに、結晶では反強磁性磁気秩序が、ガラスではスピングラス状態が発現する。我々は、中性子散乱測定を行い、結晶ではスピン波励起、ガラスでは非分散かつブロードな磁気励起を観測した。このブロードな磁気励起は、スピングラス転移温度以下ではボーズ因子でスケールでき、構造ガラスにみられるボゾンピークと類似している。これは、周期性が欠如していることを反映し、マグノンが伝搬せずに局在化するためだと考えられる。
(R=Tb, Ho)の磁気構造解析金子 耕士; 脇本 秀一; Chi, S.*; 眞田 直幸*; 綿貫 竜太*; 鈴木 和也*; 小林 理気
no journal, ,
最近、TbCoGaにおいて多極子自由度が関係する部分成分磁気秩序の存在が報告され、RCoGa(R=重希土類)の物性や磁気構造に注目が集まっている。そこで、以前、われわれのグループで測定を行ったTbCoGaの中性子散乱実験に加えて、今回、新たにHoCoGaの粉末中性子回折実験を行い、その磁気構造を明らかにした。発表では得られた磁気構造をTbCoGaの磁気構造と比較することでその特徴や関連性などについて議論する。
