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論文

Nuclear magnetic relaxation time near the compensation temperature in a ferrimagnetic insulator

森 道康

Journal of the Physical Society of Japan, 89(11), p.114705_1 - 114705_7, 2020/11

https://doi.org/10.7566/JPSJ.89.114705
 被引用回数：1 パーセンタイル：9.34(Physics, Multidisciplinary)

The nuclear magnetic relaxation time $$T_1$$ in a ferrimagnetic insulators is calculated within the mean-field approximation for the magnetic exchange interactions and the Raman process involving the hyperfine interaction. We find that the value of 1/$$T_1$$ on one type of site increases rapidly near the compensation temperature $$T_0$$, whereas that on the other type of site does not increase up to Curie temperature $$T_c$$. This is due to the fact that the soft-magnon bandwidth becomes comparable to $$T_0$$. An increase in 1/$$T_1$$ below $$T_c$$ is found also in another type ferrimagnet, which shows a hump structure in the temperature dependence of magnetization instead of compensation. Also in that case, we find the rapid increase in 1/$$T_1$$ below $$T_c$$, even though the magnetization does not show compensation. The coexistence of soft and hard magnons leads to these remarkable properties of ferrimagnets.

論文

Enhancement of domain-wall mobility detected by NMR at the angular momentum compensation temperature

今井 正樹; 中堂 博之; 松尾 衛; 前川 禎通; 齊藤 英治

Physical Review B, 102(1), p.014407_1 - 014407_5, 2020/07

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.102.014407
 被引用回数：7 パーセンタイル：33.64(Materials Science, Multidisciplinary)

The angular momentum compensation temperature $$T_{rm A}$$ of ferrimagnets has attracted much attention because of high-speed magnetic dynamics near $$T_{rm A}$$. We show that NMR can be used to investigate domain wall dynamics near $$T_{rm A}$$ in ferrimagnets. We performed $$^{57}$$Fe-NMR measurements on the ferrimagnet Ho$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$ with $$T_{rm A}$$ = 245 K. In a multi-domain state, the NMR signal is enhanced by domain wall motion. We found that the NMR signal enhancement shows a maximum at $$T_{rm A}$$ in the multi-domain state. The NMR signal enhancement occurs due to increasing domain-wall mobility toward $$T_{rm A}$$. We develop the NMR signal enhancement model involves domain-wall mobility. Our study shows that NMR in multi-domain state is a powerful tool to determine $$T_{rm A}$$, even from a powder sample and it expands the possibility of searching for angular momentum-compensated materials.

論文

Angular momentum compensation manipulation to room temperature of the ferrimagnet Ho$$_{3-x}$$Dy$$_{x}$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$ detected by the Barnett effect

今井 正樹; 中堂 博之; 小野 正雄; 針井 一哉; 松尾 衛; 大沼 悠一*; 前川 禎通; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 114(16), p.162402_1 - 162402_4, 2019/04

https://doi.org/10.1063/1.5095166
 被引用回数：23 パーセンタイル：69.77(Physics, Applied)

We demonstrate that the angular momentum compensation temperature $$T_{rm A}$$, at which the net angular momentum in the sample disappears, can be controlled in Ho$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$ by partially substituting Dy for Ho. The $$T_{rm A}$$ can be detected using the Barnett effect, by which mechanical rotation magnetizes an object due to spin-rotation coupling. We found that $$T_{rm A}$$ increases with the Dy content and clarified that the $$T_{rm A}$$ of Ho$$_{1.5}$$Dy$$_{1.5}$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$ coincides with room temperature. The Barnett effect enables us to explore materials applicable to magnetic devices utilizing the angular momentum compensation only by rotating the powder sample at room temperature.

論文

Observation of gyromagnetic reversal

今井 正樹; 緒方 裕大*; 中堂 博之; 小野 正雄; 針井 一哉; 松尾 衛*; 大沼 悠一*; 前川 禎通; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 113(5), p.052402_1 - 052402_3, 2018/07

https://doi.org/10.1063/1.5041464
 被引用回数：22 パーセンタイル：65.79(Physics, Applied)

We report direct observation of gyromagnetic reversal, which is the sign change of gyromagnetic ratio in a ferrimagnet Ho$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$, by using the Barnett effect measurement technique at low temperatures. The Barnett effect is a phenomenon in which magnetization is induced by mechanical rotation through the coupling between rotation and total angular momentum $$J$$ of electrons. The magnetization of Ho$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$ induced by mechanical rotation disappears at 135 K and 240 K. The temperatures correspond to the magnetization compensation temperature $$T_{rm M}$$ and the angular momentum compensation temperature $$T_{rm A}$$, respectively. Between $$T_{rm M}$$ and $$T_{rm A}$$, the magnetization flips over to be parallel against the angular momentum due to the sign change of gyromagnetic ratio. This study provides an unprecedented technique to explore the gyromagnetic properties.

論文

Instability of a ferrimagnetic state of a frustrated $$S$$=1/2 Heisenberg antiferromagnet in two dimensions

中野 博生*; 坂井 徹

Japanese Journal of Applied Physics, 54(3), p.030305_1 - 030305_4, 2015/03

https://doi.org/10.7567/JJAP.54.030305

フェライトの基本的な磁性機構であるフェリ磁性の不安定性を明らかにするため、フラストレートした二次元$$S$$=1/2ハイゼンベルグ反強磁性体の数値対角化による研究を行った。その結果、弱いフラストレーションで自発磁化を持つフェリ磁性の基底状態が現れることがわかった。

論文

Instability of a ferrimagnetic state of a frustrated S=1/2 Heisenberg antiferromagnet in two dimensions

中野 博生*; 坂井 徹

Japanese Journal of Applied Physics, 54(3), p.030305_1 - 030305_4, 2015/03

https://doi.org/10.7567/JJAP.54.030305
 被引用回数：11 パーセンタイル：41.17(Physics, Applied)

フェライトの磁性の基礎を与えるフェリ磁性の不安定性を明らかにするため、フラストレーションのあるS=1/2二次元ハイゼンベルグ反強磁性体について数値対角化により研究した。その結果、弱いフラストレーションにおいてフェリ磁性状態が自発磁化をもたらすことがわかった。

論文

Magnetic and dielectric properties of frustrated ferrimagnet TmFe$$_{2}$$O$$_{4}$$

吉井 賢資; 池田 直*; 中村 彰夫

Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.585 - 586, 2006/05

https://doi.org/10.1016/j.physb.2006.01.155
 被引用回数：39 パーセンタイル：79.70(Physics, Condensed Matter)

電荷及び磁気フラストレーションを有する酸化物TmFe$$_{2}$$O$$_{4}$$の磁性と誘電性を調べた。磁化測定からは240K付近に鉄スピンのフェリ磁性が観測された。また、100K以下程度で、磁気構造が変化していることが示唆された。交流誘電率測定からは、3000程度の比誘電率、及び特徴的な誘電分散が見られた。これらの結果は、すでに報告されているRFe$$_{2}$$O$$_{4}$$(R:希土類)と同様の物性であることがわかった。

論文

Direct observation of the Fe substitution effect on the MCD spectra of the dysprosium iron garnet family

安居院 あかね; 水牧 仁一朗*; 松下 智裕*; 河村 直己*; 中谷 健

Physica Scripta, T115, p.611 - 613, 2005/00

希土類ガーネットは典型的なFerri磁性体である。その一つである、Dy$$_{3}$$Fe$$_{4.25}$$O$$_{12}$$系の磁化方向の起源について明らかにするために、原研ビームラインBL23SUにて円磁気2色性測定実験を行った。Feの一部をInもしくはGaで置換した試料の測定を行い、FeのTdサイト,Onサイトそれぞれのスピンの状態が磁化方向に大きく寄与していることがわかったので報告する。

論文

The effects of dilution on the competing exchange state in (Tb,Y)Mn$$_{2}$$X$$_{2}$$ (X=Ge,Si)

S.Purwanto*; 大橋 正義*; 小野寺 秀也*; 森井 幸生; 舩橋 達; 山内 宏*; 山口 泰男*

Physica B; Condensed Matter, 213-214, p.318 - 320, 1995/00

https://doi.org/10.1016/0921-4526(95)00142-V
 被引用回数：3 パーセンタイル：25.08(Physics, Condensed Matter)

高分解能中性子粉末回折法により、TbMn$$_{2}$$Ge$$_{2}$$は4K$$<$$T$$<$$Tt=95.3Kでフェリ磁性をTt$$<$$T$$<$$414Kで反強磁性を示すことが判明した。またTbMn$$_{2}$$Si$$_{2}$$では、54.3K$$<$$T$$<$$64.5Kではこれより低温の相、高温の相、長周期構造構の共存状態にあることが判明した。この二つの物質の磁気秩序温度が高いことを考慮すると、Tb-Tb間の交換相互作用が大きすぎて、DyMn$$_{2}$$Geで観測されたTbモーメントがフラストレーション状態にある交換相互作用競合状態を作り出すことができないでいると示唆される。Tbの一部をYで置換した系についての実験から磁気秩序温度はより低温へと減少しており、交換相互作用競合状態が実現している可能性がある。

論文

Magnetic properties of ordered perovskites Ba$$_{2}$$MUO$$_{6}$$(M=Fe,Co,Ni)

日夏 幸雄

Journal of Alloys and Compounds, 215, p.161 - 167, 1994/00

https://doi.org/10.1016/0925-8388(94)90835-4
 被引用回数：9 パーセンタイル：59.43(Chemistry, Physical)

秩序化ペロブスカイト構造を持つウラン-遷移金属複合酸化物Ba$$_{2}$$MUO$$_{6}$$(M=Fe,Co,Ni)を合成し、磁化率と常磁性共鳴(EPR)吸収スペクトルの測定を通して、結晶中のUとMの電子状態を検討した。Ba$$_{2}$$FeUO$$_{6}$$は120Kでフェリ磁性転移することを見い出した。EPRスペクトルを室温で測定し、g値は2.00だった。化合物中での鉄は+3価の酸化状態にあり、ウランは+5価の酸化状態にあることを明らかにした。Ba$$_{2}$$CoUO$$_{6}$$とBa$$_{2}$$NiUO$$_{6}$$は、9K,25Kで強磁性転移することを見い出した。Ba$$_{2}$$NiUO$$_{6}$$では5Kで、10000G以上の磁場で、磁化の完全な飽和を見い出した。EPRスペクトルを室温で測定し、g値は2.17だった。これらの化合物中では、コバルトとニッケルは+2価、ウランは+6価の酸化状態にあることを明らかにした。

論文

Magnetic properties of ordered perovskites Ba$$_{2}$$MUO$$_{6}$$(M=Sc, Y, Gd, Yb, Mn)

日夏 幸雄

Journal of Solid State Chemistry, 105, p.100 - 106, 1993/00

https://doi.org/10.1006/jssc.1993.1197
 被引用回数：11 パーセンタイル：47.22(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

秩序化したペロブスカイト構造を持つウラン複合酸化物Ba$$_{2}$$MUO$$_{6}$$(M=Sc,Y,Gd,Yb,Mn)を合成し、磁化率と常磁性共鳴吸収スペクトルを測定した。Ba$$_{2}$$YUO$$_{6}$$,Ba$$_{2}$$ScUO$$_{6}$$中のU$$^{5+}$$の有効磁気モーメントは異常に小さかった。Ba$$_{2}$$GdUO$$_{6}$$,Ba$$_{2}$$YbUO$$_{6}$$のモーメントは7.74,4.69$$mu$$$$_{B}$$でGd$$^{3+}$$,Yb$$^{3+}$$の理論値に近かった。Ba$$_{2}$$GdUO$$_{6}$$の常磁性共鳴吸収スペクトルが測定でき、g値は1.92だった。Ba$$_{2}$$MnUO$$_{6}$$では、約50K以下でフェリ磁性が見られた。有効磁気モーメントは5.52$$mu$$$$_{B}$$、g値は2.00で、化合物中のマンガンイオンは高スピン状態にある2価であることがわかった。

口頭

Observation of the angular momentum compensation of ferrimagnetic material

今井 正樹; 中堂 博之; 松尾 衛*; 前川 禎通*; 齊藤 英治

no journal, , 

Ferrimagnets contains multiple types of magnetic ions; their magnetic moments align in opposite direction. In some ferrimagnets, the net angular momentum becomes zero at the angular momentum compensation temperature $$T_A$$. We demonstrated the observation of $$T_A$$ by using the Barnett effect and NMR.

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