【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.03】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24UE5321

利用課題名 / Title

新しいキタエフ磁性体の磁気的性質の評価

利用した実施機関 / Support Institute

電気通信大学 / UEC

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies

キーワード / Keywords

量子効果/ Quantum effect,量子コンピューター/ Quantum computer

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

原口 祐哉

所属名 / Affiliation

東京農工大学 工学研究院

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

野口 義正,元橋 八重

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UE-001：超伝導量子干渉型磁束計

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

本研究では、非磁性の分子アニオンであるAsO₄を介した超交換相互作用に着目し、従来のカゴメ格子構造を有する類似化合物では見られない独自の磁気現象に注目しました。具体的には、DM相互作用により傘状のスピンテクスチャを呈するBaCo₃(AsO₄)₂(OH)₂と、1/3磁化プラトーを示すBaNi₃(AsO₄)₂(OH)₂において、AsO₄分子アニオンが磁気イオン間の相互作用にどのような影響を及ぼすかを明らかにすることを目的としました。これにより、分子アニオンを介する超交換相互作用の新たな理解と、磁性材料の設計に向けた知見の獲得を期待しています。

実験 / Experimental

混晶系Ba(Co_1-xNi_x)₃(AsO₄)₂(OH)₂の粉末試料は、水熱合成法を用いて調製しました。得られた試料について、Quantum Design社製のMPMS-XL2を用い、2 Kから300 Kまでの温度範囲における帯磁率測定を実施しました。なお、温度制御の精度や液体ヘリウムの装置への補充状況により、当初計画していた最大磁場7 Tでの磁化率測定が困難であったほか、利用可能な測定時間に制約があったため、混晶系に関してはx = 0.5組成の試料のみを対象とする結果となりました。

結果と考察 / Results and Discussion

BaCo₃(AsO₄)₂(OH)₂では約22 K、BaNi₃(AsO₄)₂(OH)₂では約8 Kにおいてそれぞれ反強磁性の磁気異常が観察される一方、混晶系BaCo_1.5Ni_1.5(AsO₄)₂(OH)₂では、図1に示すように約60 K付近で顕著な強磁性の磁気異常が認められました。これらの結果は、非磁性のAsO₄分子アニオンを介する超交換相互作用が、同種の磁性イオン間では反強磁性的に働く一方、異種の磁性イオン間では強磁性的な結合をもたらすことを示唆しています。すなわち、Co–(AsO₄)–CoおよびNi–(AsO₄)–Ni間では反強磁性相互作用が支配的であるのに対し、Co–(AsO₄)–Ni間では強磁性の超交換相互作用が優勢となる可能性が示され、磁性イオンの組み合わせにより磁気的特性が大きく変化することが明らかとなりました。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1 BaCo₃(AsO₄)₂(OH)₂、BaNi₃(AsO₄)₂(OH)₂およびBaCo_1.5Ni_1.5(AsO₄)₂(OH)₂の磁化率の温度依存性

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件