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第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日 神戸大学）

大阪府立大学のパルス強磁場施設と強磁場環境利用研究センターの紹介
野口 悟
大阪府立大学大学院理学系研究科，大阪府立大学強磁場環境利用研究センター

Introduction to facility of pulsed high magnetic field and 'Research Center for Utilization ofHigh Magnetic Field' in OPU
Satoru Noguchi, (Grad. School of Science, Osaka Pref. Univ., RC-UHMF, Osaka Pref. Univ.)
大阪府立大学では平成 10 年度に自作のパルス強磁場発生装置を完成させた。コンデンサバン
クはニチコン製のオイルコンデンサ 4 個並列により 46.4 kJ、3 kV、コイルはこちらで設計し、金道氏に巻いてもらった平角銅銀線製（初期の金道コイル）で、最大磁場 37 T（2.9 kV）立ち上がり幅 2.5 ms のスペックである。磁化と磁気抵抗測定ができ、3He じゃぼ漬の 0.4 K まで冷却できた。代表的な測定例は有機強磁性半導体の磁化測定による TC の決定[1]、MgB2 薄膜の上部臨界磁場測定と 2 バンド超伝導理論による解析[2]などである。平成 24 年度に阪大強磁場の大規模な更新があり、その際、古いが十分使用可能な電源の一部 250 kJ、15 kV（サイリスタスタックによる放電スイッチ、クローバ回路、保護インダクタを含む）を府大に移設することによって、府大
強磁場の拡張が実現した。その際、金道氏に 3 個のコイル（内径 18Φ×2、30Φ）を作製して頂き、充電回路、接地回路、電圧モニタ、放電トリガ回路等を自作して磁場テストを行い、50 Tの磁場発生に成功した。ここで、府大強磁場の特色を打ち出すため、3He フリーの 0.1 K 環境を創製し 50 T 強磁場と組み合わせるというテーマを設定し、その実現を目指している。
西日本パルス強磁場研究拠点 KOFUC ネットワークにはオブザーバの立場で実質的に研究会、講習会に常時、参加している。本年 5 月 1 日に強磁場環境利用研究センターが発足し、阪大、神戸大、福井大と KOFUC ネットワーク参入のための協定を結ぶ手続きを行っている（11 月 1 日付
を予定）
。本センターは研究推進機構 21 世紀
科学研究センター内にある 45 の研究所群の1 つであり、私がセンター長、理学系研究科の細越裕子教授が副センター長、他、2 名の運営委員を含む計 12 名の教員からなるバー
チャルな組織である。概要を図 1 に示す。この中で、強磁場物性計測利用研究部門は学内共通利用機器である MPMS3（SQUID 磁力計）の利用促進、とくに物質合成、機能物質開発、
化学反応からバイオマグネティクスなど様々な分
野での利用を促進する目的で設置したものであり、

図1

概念図

図2

ロゴ

研究員の 2/3 を占める。本センターの今後のますますの発展に注力する所存である。
[1] S. Noguchi et al., Physica B, 346-347, 397 (2004).
[2] S. Noguchi et al., Supercond. Sci. Technol., 22, 055004(2009).

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第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日神戸大学）

タイトル：S = 1/2 擬一次元ボンド交替ハイゼンベルク反強磁性鎖 CaCu2(OH)3Cl3 の磁性
講演者：吉田紘行 A, 石井裕人 A, 麻生雅史 A, 小田研 A, 鳴海康雄 B, 萩原政幸 B, 中野博生 C
所属：A 北大院理, B 阪大先端強磁場, C 兵庫県立大物質理
要旨：最近、我々は水熱法により新規擬一次元反強磁性体 CaCu2(OH)3Cl3 の合成に成功した。
CaCu2(OH)3Cl3 は単斜晶に属し、空間群は P2/m、格子定数は a = 5.607 Å、b = 10.112 Å、c = 6.285
Å、b = 112.74°である。図 1 に示したように結晶構造は Cu(OH)3Cl2 ピラミッドが Cl-O 端、O-O
端を交互に共有する一次元鎖である。Cu 間の 2 種類の結合が交互に配列するため、本物質は 2種類の磁気相互作用が交互に並ぶボンド交替鎖の良いモデル物質であると期待される。
帯磁率の Curie-Weiss fitting から有効磁気モーメント、g 値、Weiss 温度はそれぞれ peff = 1.98、
g = 2.28、QW = -56.7 K と見積もられた。帯磁率は 50 K 付近でブロードなピークを示し、降温とともに 0 へと向かった。このことは本物質の基底状態がスピンシングレット状態である事を示している。帯磁率から磁気相互作用を見積るため、ボンド交替鎖モデル(図 1 実線)及び孤立ダイマーモデル(図 1 破線)による解析を行った。交替鎖モデルは帯磁率をよく再現し、磁気相互作用 J/kB
= 88 K、ボンド交替比a = J'/J = 0.38 が得られた。また、スピンギャップDと磁気相互作用及びボンド交替比の間の関係D ~ |J/kB| (1-a)3/4 (1+a)1/4 からD = 67 K を得た。一方で、僅かにずれるものの孤立ダイマーモデルでも帯磁率は定性的に再現され、J/kB = 85.6 K と見積もることができる。
図 2 に大阪大学先端強磁場科学研究センターで行った 71 T までの磁化過程を示す。スピンギ
ャップを反映して 40 T 程度までほぼ磁化は生じないが Hc = 44.4 T からギャップの消失に伴い磁化が増大する。磁化は孤立ダイマー系で期待されるようにギャップの消失とともに飽和する振る舞いは示さず、Hi = 57.4 T で変曲点をとり、最大 71 T までの磁場下でも飽和には達しなかった。
Hc から見積ったスピンギャップはD = gµBHc = 60 K であり、ボンド交替鎖モデルによる帯磁率の解析から得られた結果D = 67 K と近い。32 サイトの厳密対角化法による磁化過程の計算からは、
CaCu2(OH)3Cl3 の磁化過程がボンド交替比a ~ 0.35 となることが予想され、これは帯磁率から得た値a = 0.38 とよく一致する。以上から、本物質の磁性はa = 0.38 のボンド交替モデルでよく記述できることが明らかとなった。

図1

図2

CaCu2(OH)3Cl3 の結晶構造とCaCu2(OH)3Cl3 の強磁場磁化過程

及び厳密対角化による数値計算結果(a =

帯磁率の温度依存性

0.3, 0.5)

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第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日 神戸大学）

タイトル：Ｃｅ系重い電子系物質の圧力下での急激な価数変化にともなう異常物性とその磁場効果
講演者：三宅和正
所属：大阪大学大学院理学研究科附属先端強磁場科学研究センター
要旨：Ce 系重い電子系物質のあるものは、多重極限（高圧、高磁場、極低温）において Ce の価数の急激な変化に伴った非自明な現象を示す。それらの実験を紹介しながら、その理論的背景について議論する。具体的には、次の３つの場合を話題にする。
重い電子系物質 CeCu2Si2, CeCu2Ge2, CeCu2(Si,Ge)2 などは加圧下で急激な Ce の価数変化にともない、超伝導転移温度の顕著な上昇、温度 T に比例するノーマル状態での電気抵抗、残留抵抗の巨大なピーク、電気抵抗の T2 に比例する項の係数 A の「臨界圧」を挟んだ急激な減少、など一連の特異な性質を示す[1]。これらの性質は、Ce の局在性の強いｆ電子とその他の伝導電子から構成される周期アンダーソンモデル（ＰＡＭ）に加えてｆと伝導電子の間に働く斥力 Ufc を考慮したモデル（拡張ＰＡＭ）により統一的に理解できる [1-3]。
重い電子系の典型物質 CeCu6 においても、加圧による係数 A の急激な減少はよりマイルドな形で実現しているが [4]、我々の理論によれば、価数転移の量子臨界点は磁場の影響によりおおきく変化することが期待され、圧力と磁場を同時に変化させることにより量子臨界点を実現できると考えられる [5]。実際、それを強く示唆する実験が報告されている [6]。
また、常圧で反強磁性状態（ＡＦ）にある重い電子系物質 CeRhIn5 に加圧すると、超伝導状態
中で１次転移的に消失するが [7]、それは Ce の価数の急激な変化に起因する現象であることが理論的に提案され [8]、最近実験的にも報告された [9]。その理論は、加圧下のｄＨｖＡ効果（3T<
H < 17T）により観測された「臨界圧」でのフェルミ面の１次転移的な変化とその近傍での準粒子の有効質量の顕著な増大も自然に説明する。即ち、この現象は反強磁性の量子臨界点に関わるものではなく、Ce の価数の急激な変化に起因すると考えられる。

＜参考文献＞[1] A. T. Holmes, D. Jaccard, and K. Miyake: Phys. Rev. B 69, 024508 (2004).
[2] Y. Onishi and K. Miyake: J. Phys. Soc. Jpn. 69, 3955 (2000).
[3] S. Watanabe, M. Imada, and K. Miyake: J. Phys. Soc. Jpn. 75, 043710 (2006).
[4] S. Raymond and D.Jaccard,: J. Low Temp. Phys. 120, 107 (2000).
[5] S. Watanabe, A. Tsuruta, K. Miyake, and J. Flouquet: Phys. Rev. Lett. 100, 236401 (2008).
[6] Y. Hirose et al.: J. Phys. Soc. Jpn. 81, SB009 (2012).
[7] G. Knebel et al.: J. Phys. Sos. Jpn. 77, 144704 (2008).
[8] S. Watanabe and K. Miyake: J. Phys. Soc. Jpn. 78, 033707 (2010).
[9] Z. Ren et al.: Phys. Rev. B 96, 184524 (2017).

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第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日 神戸大学）

タイトル：福井大学におけるミリ波帯磁気共鳴装置開発の取り組み
講演者：石川裕也 A，藤井裕 A，光藤誠太郎 A，浅野貴行 B, 小泉優太 A, 河野海志 A,
大見謝恒宙 A, 堂野壱暉 A, 福田昭 C, 水崎隆雄 A, 松原明 D, 山森英智 B,
Soonchil LeeE, Sergey VasilievF, 菊池彦光 B
所属：A 福井大学遠赤外領域開発研究センター，B 福井大学工学部，C 兵庫医科大学物理，D

京都大学理学部，E 韓国科学技術院，FTurku 大

要旨：福井大学遠赤外領域開発研究センターでは、ミリ波帯における電子スピン共鳴（ESR）及
び核磁気共鳴（NMR）測定装置開発を行っている。本講演は 2 部構成とし、前半では 3He-4He
希釈冷凍機（以下 DR）を用いた超低温高周波 ESR/NMR 二重磁気共鳴装置開発、後半ではジャイロトロン FU CW VIIA を用いた高周波パルス ESR システムの開発について述べる。前半について：我々は、超低温（1 K 以下）高磁場（3 T 以上）領域における量子コンピューティング(QC)の演示実験を目指している。シリコン中に希薄にリンをドープした QC モデルでは、ESR 及びNMR の手法により、量子ビットとなる 31P スピンの制御を行うため、双方のシステムが上記領域内で使用可能である必要がある[1]。我々はこれまで DR 内に構築したホモダイン型 ESR 及びNMR システムの評価を行ってきた[2,3]。本装置は温度領域 6.5- 0.25 K、周波数可変な共振器により測定可能周波数は 125-130 GHz である[2,3]。後半について：パルス法は振動磁場を短時間に印加することによりスピンの”向き”を制御するため連続波（cw 法）では得られない様々な情報を得ることができる。しかし、パルス測定には横緩和時間に対し十分に早くスピンを操作する必要があるため、高出力の光源が必要となる。我々は 154 GHz において約 150 W の出力で発振が可能なジャイロトロン FU CW VIIA を用い、磁気共鳴装置開発を行っている。講演では各々の開発の詳細について述べる。
(a)



(b)

図 (a)：DR を用いて構築した ESR/NMR 二重磁気共鳴システムのブロック図。
(b)：ジャイロトロン FU CW VIIA を用いたパルス磁気共鳴システムの概要図。
[1] B. E. Kane, Nature 393, pp. 133-137, (1998). [2] Y. Ishikawa et al., J. Infrared Milli. Terahz. Waves 39,
pp. 288-301, (2018). [3] Y. Ishikawa et al., J. Infrared Milli. Terahz. Waves 39, pp. 387-398, (2018).

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第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日神戸大学）

タ イ ト ル ： 高 圧 強 磁 場 E S R の 開 発 と 応 用 - 直 交 ダ イ マ ー 系 S r C u 2( B O 3) 2 の 結果を中心に講演者：櫻井敬博 A，肘井敬吾 B，大久保晋 B，太田仁 B，上床美也 C，木村尚次郎 D，野尻浩之 D，
工藤一貴 E，小池洋二 F
所属：A 神戸大学研究基盤センター，B 神戸大学分子フォトサイエンス研究センター，C 東京大学
物性研究所，D 東北大学金属材料研究所，E 岡山大学大学院自然科学研究科，F 東北大学工学部
要旨：高圧強磁場 ESR は磁性体の圧力効果を知る
有効な手法の一つである。様々な高圧 ESR 装置が開発されているが、近年の開発は強磁場、高周波数光源との組み合わせによるものが多い[1]。我々はこれまでに、THz 波用の窓を有する最大発生圧
力 2.5 GPa の圧力セルを開発し、これと超伝導マ
グネットとを組み合わせた高圧強磁場 ESR 装置を開発してきた[2]。圧力セルの透過電磁波強度を検出する単純な仕組みであるため様々なマグネットとの組み合わせが可能で有り、最近では、東北大学金属材料研究所に設置された 25 T 無冷媒型超伝導マグネットとの組み合わせにも成功している[3]。
本高圧強磁場 ESR の応用例として、直交ダイマ
ー系物質として知られる SrCu2(BO3)2 の結果を挙図 1．SrCu2(BO3)2 の励起エネルギーのα依存性．図中の細い実線、点線、破線は理論による[5]．

げる。本系はダイマー内（J）及びダイマー間（J’）の反強磁性相互作用の比α = J’/J が変わると dimer 一重項状態から plaquette 一重項状態へと量子相転移を生ずると期待されている。我々は様々な圧力下、10 T、0.8 THz までの測定で、系の第一励起状態及び二つの三重項から成る束縛状態への励起を観測することに成功した[4]。そして有限サイトのモデル格子に対し、厳密対角化による上記励起エネルギーの計算を行って系の J、J’等の圧力変化を決定した。これらにより図 1 に示す様に、本系の励起エネルギーのα依存性を精密に求めることが出来た。図より転移点はαc = 0.66 と分かる。理論による転移点は 0.68 程度で、実験はこれよりわずかに小さいが、αに対する励起エネルギーの依存性、特にαc において不連続な飛びを示す様子など、実験結果は理論と定量的によく一致している。また東北大金研の 25 T
マグネットの組み合わせによりごく最近得られた結果（図中のひし形）も、転移点付近の振る舞
いを含めよく再現している。この様に我々は、高圧強磁場 ESR により、SrCu2(BO3)2 の dimer 一
重項状態から plaquette 一重項状態へと量子相転移を観測することに成功した。
[1] T. Sakurai et al., J. Magn. Reson. 280, 3 (2017). [2] T. Sakurai et al., J. Magn. Reson. 259, 108 (2015).
[3] T. Sakurai et al., J. Magn. Reson. in press. [4] T. Sakurai et al., J. Phys. Soc. Jpn. 87, 033701 (2018).
[5] Y. Takushima et al., J. Phys. Soc. Jpn. 70, 1369 (2001).

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第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日 神戸大学）

タイトル：ジャイロトロン発振管を用いた高圧下強磁場 ESR 装置の開発のこれまでと今後
講演者：萩原政幸
所属：大阪大学大学院理学研究科附属先端強磁場科学研究センター
要旨：平成 26 年 4 月に神戸大学分子フォトサイエンス研究センター（略して神戸大分子フォトセ）、福井大学遠赤外領域開発研究センター（略して福井大遠赤外セ）と我々のセンター（阪大
先端強磁場セ）、それぞれの間で連携・協力に関する学術協定を結んだ。この協定の下で、「共同研究の推進」「研究設備の相互利用」「情報発信の相互支援・共同実施」「学術交流と人材育成」
を進めてきた。本西日本強磁場科学研究会はこの四本の柱のうちの「情報発信の相互支援・共同実施」「学術交流と人材育成」に関係するものである。
「共同研究の推進」「研究設備の相互利用」
に関しては、それぞれのセンターの強みを生かし、パルス強磁場中での極低温、高圧、ジャイロ
トロン発振管による高強度のマイクロ波照射を組み合わせた複合極限測定環境を可能にする装置開発を進め、通常の研究室レベルでは得られない広い物理パラメーター領域での新現象の発見と機構解明を目的とした研究を行おうとしてきた。協定締結によるネットワーク形成からすでに4 年の月日が流れたが、この間にどのような取り組みをしてどのような問題点に直面したのか、
そして、今後これらの問題点を解決すべくどのように取り組んでいくのかをこの機会にお話ししたいと思う。
まずは具体的にどのような取り組みをしてきたのかについて記載する。福井大遠赤外セから、ジャイロトロン発振装置 2 号機 Gyrotron FU II を阪大先端強磁場セに移設し、サブミリテラヘル
ツ光の発振の確認と、パルスマグネットまでの導波路の設計製作、ピストンシリンダー型圧力セル（PCC）を通して反射させた光を検出するように電子スピン共鳴(ESR)クライオスタットを設計製作して実験を行った。この実験を通して、検出器への光の回り込みや光源の不安定性などの問題がわかった。しかし、追加実験の途中でジャイロトロン発振装置が残念ながら壊れてしまった。
このような状況になったため、現在どのように研究開発を進めているのか、また、今後どのように進めていくのかに関して以下に記載し、講演当日に詳細について報告する。ジャイロトロン
発振装置の代替品が現在用意できないために、各センターで要素技術開発を進めている。神戸大
分子フォトセにおいては我々が擬一次元反強磁性体試料を持っていき、PCC と超伝導磁石を用いた ESR 測定を行っている。これにより圧力下 ESR 研究の重要性に関して知見を得ることができる。福井大遠赤外セには阪大先端強磁場セから PCC とダイヤモンドアンビル型圧力セル（DAC）を持っていき、サブテラヘルツ光の透過実験を試みた。DAC の方は圧力セル内に光が入らず、
光導入部の工夫が必要であることが分かった。今後、福井大遠赤外セとは、(1)ジャイロトロン装
置と PCC で定常磁場 ESR 測定、(2)コンパクトジャイロトロン発振装置の ESR 適用性（ベースラインノイズの検討など）調査、(3)400 GHz 程度のサブテラヘルツ光の透過実験と DAC の構造の検討と設計を計画している。神戸大分子フォトセとは、パルス強磁場中で使用可能な NiCrAl
製の PCC を組み込んだ ESR クライオスタットの設計製作とそれを用いたパルス磁場中での圧力
下 ESR 測定を行う事を計画している。

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第五回西日本強磁場科学研究会 （2018 年 9 月 6 日神戸大学）

タイトル：スカーミオン格子観測に向けた 50 T 強磁場中性子散乱装置の開発
講演者：鳴海康雄 A，越田洸匠 A，佐藤和樹 A，萩原政幸 A
所属：A 大阪大学大学院理学研究科附属先端強磁場科学研究センター
要旨：スピンがつくるトポロジカルに安定なナノスケールの構造体であるスカーミオンが、近年理論と実験の両面から勢力的に研究されている。実際に、反転中心を持たない物質に対する中性子散乱やローレンツ電子顕微鏡によって、反対称なジャロシンシキー守谷型の相互作用を起源にするスカーミオンが観測されている。一方、対称心を持つ物質においても、幾何学的フラストレーションを有する系においては、対称的な相互作用によってスカーミオンが安定化されることが、理論研究によって示されている[1]。一般にスカーミオンは、局所的なスピン構造が「右らせん」、
もしくは「左らせん」というカイラリティの自由度によって分類することができる。反対称的ス
カーミオンでは、結晶の対称性によってどちらか 1 つのカイラリティが選ばれる。ところが、フラストレーションを起源にするスピン構造では、右、左のカイラリティがエネルギー的に等価となるため、2 種類のスカーミオン、すなわちスカーミオンと反スカーミオンのどちらもが 1 つの物質中で発現する可能性がある。その場合、非線形なホール応答やスカーミオンと反スカーミオ
ンのドメイン構造など、カイラル自由度に起因した多彩な興味深い物理現象が期待されるが、これまでに実験によって観測された例は無い。
本研究の目的は、中性子線もしくは放射光 X 線を用いた散乱実験によってフラストレーションを起源としたスカーミオンを観測することにある。ここで重要になってくるのが、印加する磁場の大きさである。対称的、反対称的にかかわらず、磁場の印加無くしてスカーミオンを誘起することはできない。
これまでに報告のある反対称的スカーミオン物質、
例えば MnSi においては、
約 0.2 T という弱い磁場中でスカーミオンが観測されている[2]。これは DM 相互作用のエネルギ
ースケールが小さいためだと考えられる。一方で、対称的スカーミオンが期待されている物質
NiGa2S4 では、磁化測定の結果からスカーミオンが出現する磁場が約 45 T と、通常の回折実験を行うには極めて高い磁場と予測されている。そこで我々は、世界的にも例の無い 50 T 級の強磁場下でも中性子散乱実験が可能な装置の開発を進めている。今回我々は、極めて信頼性の高い
50 T の磁場発生を実現することを念頭に、パルスマグネットはもちろん、マグネットにエネルギーを供給する可搬型のコンデンサ電源、マグネットを冷却するクライオスタット、これらすべての実験装置を新たな設計の元で開発している。講演では、強磁場中性子散乱装置の開発の最新の状況と本プロジェクトが目指すサイエンスについて紹介する。
[1] T. Okubo, et al., PRL, 108, 017206 (2012).
[2] S. Mühlbauer et al., Science, 323, 195 (2009).
[3] H. Yamaguchi, et al., JPSJ, 79, 054710 (2010).

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第五回西日本強磁場科学研究会 （2018 年 9 月 6 日神戸大学）

タイトル：遍歴電子反強磁性体 Mn2P の磁気輸送現象
講演者：木田孝則 A, 田原大夢 A, 垣花将司 B, 竹内徹也 C, 辺土正人 B, 仲間隆男 B, 大貫惇睦 B,
萩原政幸 A
所属：A 大阪大学大学院理学研究科附属先端強磁場科学研究センター, B 琉球大学理学部, C 大阪
大学低温センター
要旨：Mn2P はネール温度 TN = 103 K の遍歴電子反強磁性体であり、磁性元素の Mn の周りの Pが形成するピラミッド配位層と、それに接する四面体配位層が c 軸（[0001]）に沿って層状に積み重なった、六方晶系の結晶構造を持つ[1,2]。この物質の磁気構造は、粉末中性子回折実験から予想されているが[3]、実際のところはよく理解されておらず、単結晶試料を用いた物性の報告も皆無である。本講演では、Sn フラックス法で作成した Mn2P 単結晶の磁性と輸送現象について報告する。
図１に磁化率の温度依存性を示す。TN 以下で印可磁場方向による差異がみられ、磁気モーメン
トがおおよそ c 面内を向いた磁気構造であると予想される。c 面内の電気抵抗率は 200 K 近傍で緩やかな極大を示し、TN 以下で減少する（図２）。非破壊型パルスマグネットを用いた強磁場下での表面インピーダンスおよび動的磁化率測定により、30 K 以下でメタ磁性転移に特有のシグ
ナルの変化を観測した。また、H || [1010]、J || [0001]で測定したホール係数の温度依存性においても、30 K 以下で正から負への符号反転が見られた。講演では、この磁気転移および磁気抵抗の角度依存性の結果を示すとともに、この物質の磁性について議論する。

H || [0001]

TN

−

Mn

[1010]

P−c[1120]a

図 1： 磁化率の温度依存性b

図 2： 電気抵抗率の温度依存性。
挿入図は Mn2P の結晶構造。

[1] R. Fruchart et al., J. Appl. Phys. 40, 1250 (1969).
[2] F. Grandjean et al., J. Chem. Thermodynamics 9, 549 (1977).
[3] M. Yessik, Phil. Mag. 17, 623 (1968).

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第五回西日本強磁場科学研究会 （2018 年 9 月 6 日神戸大学）

タイトル：Sr2CoB2O7 (B=Si,Ge)における強磁場 ESR
講演者：赤木暢，J. RomhanyiA, K. PencB, 萩原政幸
所属：大阪大学大学院理学研究科附属先端強磁場科学研究センター，A 沖縄科学技術大学院大学,
B ハンガリー科学アカデミー・ウィグナー物理学研究センター

要旨：電気磁気マルチフェロイック物質では、スピンと電気分極が強く相関しているために、電子スピン共鳴（ESR）やテラヘルツ分光実験において特異な磁気励起が観測されることがある。
実際、オケルマナイト構造を持つマルチフェロイック物質 Ba2CoGe2O7 では、振動電場誘起の磁気励起（エレクトロマグノン）が観測され、大きな方向二色性を示すことが知られている[1]。
本研究では、スピン誘起の電気分極を持つオケルマナイト物質において、磁気異方性の小さな
Sr2CoGe2O7 と大きな Sr2CoSi2O7 におけるパルス強磁場 ESR 測定の比較から磁気異方性と磁気励起の相関を調べることを目的とした。
図に強磁場 ESR 測定から求めた Sr2CoGe2O7 における共鳴磁場の周波数-磁場プロットを示す。
磁場 H は[110]方向に印加しており、Voigt 配置(電磁波入射方向 k//[001])の結果を示している。
Sr2CoGe2O7 では、[110]方向に磁場印加したときの飽和磁場は 18T であり、飽和後の強磁場領域
で 2 つの 2 マグノン励起（Q1, B1 モード）が観測された。Q1 は単一サイトでの 2 マグノン励起（スピン四極子励起）、B1 は隣接 2 サイトでの 2 マグノン励起（マグノン束縛対）として以下の式で表せることがわかった。
Q1：𝜔Q1 = 2𝜇𝐁 𝑔𝑎𝑏 𝐻 + Λ − 12𝐽
B1：𝜔B1 = 2𝜇𝐁 𝑔𝑎𝑏 𝐻 + 2Λ − 11𝐽(:単一イオン異方性、J:交換相互作用)
発表では、磁気異方性の大きな Sr2CoSi2O7 での測定結果を含め、オケルマナイト物質の磁気励起の詳細を報告する。
[1] I. Kézsmárki et al., PRL. 106, 057403 (2011).

図：Sr2CoGe2O7 の ESR 共鳴磁場の周波数-磁場プロット（Voigt 配置, H//[110],k//[001],
1.4K）。D0,D1 は、反強磁性共鳴モードを示す。●,☓:パルス強磁場、○,＋:定常磁場を用いた ESR から求めた。
（☓,＋は弱い共鳴
吸収）

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第五回西日本強磁場科学研究会 （2018 年 9 月 6 日神戸大学）

タイトル：ヘリカルハニカム反強磁性体-Cu2V2O7 の強磁場磁化および ESR 測定
講演者：澤田祐也 A，野本哲也 B，奥谷顕 A，赤木暢 A，鳴海康雄 A，Kittiwit MatanC，萩原政幸 A
所属：A 大阪大学大学院理学研究科附属先端強磁場科学研究センター，
B 大阪大学大学院理学研究科，C Faculty of Science, Mahidol University

要旨：ヘリカルハニカム反強磁性体-Cu2V2O7 は空間群 Fdd2 に属し，a = 20.645Å，b = 8.383Å，および c = 6.442Å の格子定数を持つ斜方晶系の物質である（図 1 の挿図）[1]．S = 1/2 のスピンを持つ Cu2+イオンには 5 つの O2-イオンが配位しており，この CuO5 クラスターが c 軸方向に沿ってジグザグ鎖を形成している．この物質の磁化測定，比熱測定，および中性子散乱測定から，
TN = 34 K に お い て 常 磁 性 相 か ら 磁 気 秩 序 相 に 磁 気 転 移 を 示 し ， そ の 磁 気 基 底 状 態 はDzyaloshinskii-Moriya 相互作用によってスピンがキャントした反強磁性秩序であることが明らかとなっている[2-5]．さらに，この物質の磁気秩序相において，銅酸化物マルチフェロイック物質では最大となる自発電気分極 Ps = 0.55 C/cm2 を示す巨大磁気強誘電を発現することが知られている[6]．これまでの Gitgeatpong らによる強磁場磁化測定からは，磁場を a 軸方向に印加した場
合に Hc1 = 6.5 T および Hc2 = 18 T において磁化異常が観測され，前者が典型的な spin-flop 転移，後者がキャントしたスピンの spin-flip 転移であると考えられている[7]．今回我々は，この物質の強磁場中におけるスピンダイナミクスを明らかにするために，50 T におよぶパルス強磁場中における磁化測定および電子スピン共鳴（ESR）測定を a，b，および c 軸の各軸方向において行い，その挙動を詳細に調べたので報告する．図 1

一致する，Hc1 = 6.9 T および Hc2 = 18.5 T において磁化の飛びが観測された．一方で，bおよび c 軸方向に磁場を印加したときでは，
c 軸方向においてはゼロ磁場において僅かに強磁性成分が存在するが，どちらにおいても磁化の飛びは観測されなかった．研究会でT = 4.2 K

Cu
V
O

0.4
0.3
0.2

c

0.1
0.0
0

は，各軸方向における ESR 測定の結果も示し，H < Hc1，Hc1 < H < Hc2，および Hc2 < H

18.5 T

a
b

10

20

dM/dH (arb. unit)

磁場を印加したとき，これまでの報告とほぼMagnetization [B/Cu2+]は強磁場磁化測定の結果である．a 軸方向に

0.5

6.9 T

0

10

30

H // a20

40

Magnetic field [T]

30

40

50

50

図 1. -Cu2V2O7 の強磁場磁化測定の結果．

の各磁気相における磁気的な性質について議論する予定である．

[1] C. Calvo and R. Faggiani, Acta Crystallogr. Sect. B 31, 603 (1975).
[2] L. A. Ponomarenko et al., Physica B 284-288, 1459 (2000).
[3] M. Touaiher et al., Mater. Chem. Phys. 85, 41 (2004).
[4] G. Gitgeatpong et al., Phys. Rev. B 92, 024423 (2015).
[5] Y. W. Lee et al., Europhys. Lett. 113, 27007 (2016).
[6] J. Sannigrahi et al., Phys. Rev. B 91, 220407(R) (2015).
[7] G. Gitgeatpong et al., Phys. Rev. B 95, 245119 (2017).

10

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第五回西日本強磁場科学研究会 （2018 年 9 月 6 日神戸大学）

タイトル：高圧力下における BaVS3 の強磁場物性
講演者：田原大夢 A，木田孝則 A，鳴海康雄 A，中村裕之 B，萩原政幸 A
所属：A 大阪大学大学院理学研究科附属先端強磁場科学研究センター，B 京都大学工学部
要旨：六方晶ペロブスカイト型硫化物 BaVS3 (空間群 P63 /mmc)は、V4+イオン(S = 1/2)が c 軸に沿って一次元的に連なった結晶構造を持つ。この物質は TMI ~ 70 K で電荷密度波の形成に起因する金属-絶縁体(MI)転移を示し、帯磁率に急峻なカスプを持つ[1,2]。この MI 転移はパイエルス不安
定性と関係していると考えられており、Pc ~ 2.0 GPa 程度の高圧力下では TMI は絶対零度近くまで抑制される[3]。70 T までの強磁場磁化測定及び磁気抵抗測定から、BM ~ 50 T においてヒステリシスを伴ったメタ磁性転移が観測されており、BaVS3 の MI 転移には複数のエネルギーギャッ
プを生じさせる機構が関係していることが分かっている[4]。我々は、ダイヤモンドアンビル型
圧力セルおよびピストンシリンダー型圧力セルとパルス強磁場を用いて高圧力下磁気抵抗測定、磁化測定を行い、メタ磁性転移の圧力による変化を調べた。図 1 に 4.2K, 0.86 GPa の圧力下での強磁場磁化測定の結果を示す。この圧力下では BM ~ 11 T でヒステリシスを伴ったメタ磁性転移が生じることが分かった。図 2 に示す、メタ磁性転移の圧力依存性をみると、メタ磁性転移は
Pc とは別の臨界圧力を持つことが示唆される。講演では最近の強磁場実験の結果を示し、メタ磁性転移の起源について議論する。
60

0

50

field_down
BaVS3
Polycrystalline
0.86 GPa

B (T)field_up

dM/dH(a.u.)

Magnetization (a.u.)

1

0
0

5

10
15
20
Mag_Field(T)

25

40
30

10
0
0.0

30

図 1: 4.2 K, 0.86GPa における BaVS3

Pc

20

0.5

1.0
P (GPa)1.5

2.0

図 2: 4.2 K でのメタ磁性転移磁場の圧の磁化曲線と微分磁化曲線.

力依存性.

[1] T. Inami et al., Phys. Rev. B 66, 073108 (2002).
[2] G. Mihály et al., Phys. Rev. B., 61, 7831 (2000).
[3] L. Forró et al., Phys. Rev. Lett., 85, 1938 (2000).
[4] Y. Narumi et al., J. Phys. Soc. Jpn. 76, 013706 (2007).

11

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第五回西日本強磁場科学研究会 （2018 年 9 月 6 日神戸大学）

タイトル：パルス強磁場下における I-V 特性測定装置の開発
講演者：常深文夫 A, 岡本陸 B, 木田孝則 A, 鳴海康雄 A, 掛谷一弘 B, 萩原政幸 A
所属：A 大阪大学大学院理学研究科附属先端強磁場科学研究センター, B 京都大学大学院工学研
究科
要旨： 超伝導体は温度変化や磁場変化などによって相転移をおこし、それが高温超伝導体であれば高い温度、磁場を必要とする。そのような相転移現象を理解するためには、電子状態を知ることが不可欠である。物質の電子状態を調べる有力な手法として、角度分解光電子分光（ARPES）と走査型トンネル分光(STS)とが挙げられる。ゼロ磁場ではエネルギーバンドを構成する電子の運動量をも決定できる ARPES が主に用いられる。一方、磁場下では光電子が曲げられてしまう
ため STS が用いられる。より大きな磁場を必要とする高温超伝導体の研究では、パルス磁場が必要となるのだが、パルスマグネット中で STS を行うにはマグネットの振動を抑えなければな
らず、測定が困難である。そこで、パルス磁場下での物質の電子状態の変化を観測するための代替手法として固有トンネル分光が考えられる。Toulouse にある強磁場施設では、NbSe3 の固有ト
ンネル分光により電荷密度波のエネルギーギャップの観測に成功したことが報告されている[1]。
この実験はパルス磁場の発生時間（約 400 msec）の間に試料に 2 kHz の三角波の交流電場を与え，各磁場において試料に流れる電流値を高速で測定する装置を用いて行われた。本研究では、
阪大強磁場施設において I-V 特性の測定が可能な装置の開発を目的としている。現在所有しているマグネットはパルス幅が約 40 msec と短いため、高い周波数の電場を印加する必要があり、周波数特性の良い装置の開発が第一の課題である。
これまでに図のような装置を開発した。ファンクションジェネレータを用いて交流電圧を加え、サンプルの 1-2 端子間に流れる電流( I )を電流アンプで取り込んで計測し、3-4 端子間の電圧( V )も計測している。この装置を用いて、微小メサ構造や微小クランク構造に加工した
Bi2Sr2CaCu2O8+δ (Bi2212)（Tc = 67.3 K）の 4.2 K、パルス磁場下での固有トンネル分光測定を行った[2]。Bi2212 はその結晶構造中に固有ジョセフソン接合をもつ銅酸化物高温超伝導体である。
1 kHz の正弦波形の交流電圧を印加したとこ
ろ、Bi2212 のエネルギーギャップの大きさに対応する電圧が外部磁場に対して対数関数的に減少する結果が得られた。20 T までの磁場依存性は STS の結果[3]と定性的に一致していた。しかし、1 kHz と低い周波数の電圧印加にもかかわらず、その測定結果にはジュール発熱や位相遅れの影響も見受けられた。それらを改善すべく周波数特性を悪くしている箇所の特定、装置の見直しを進めていっている。
講演では、開発の現状について報告する。

[1] A. P. Orlov et al., JETP Letters, 87, 433 (2008)[2] 岡本陸, 平成２９年度修士論文（京都大学大学院工学研究科）[3] S. I. Vedeneev, et al., Phys. Rev. B 81, 054501 (2010)

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P-7

第五回西日本強磁場科学研究会 （2018 年 9 月 6 日神戸大学）

タイトル：正四角台塔系 Pb(TiO)Cu4(PO4)4 の強磁場 ESR
講演者：水戸陵人 A，赤木暢 A，木村健太 B，鳴海康雄 A, 木村剛 B, 萩原政幸 A
所属：A 大阪大学大学院理学研究科附属先端強磁場科学研究センター，B 東京大学大学院新領域
創成科学研究科
要旨：最近、強磁性または反強磁性と強誘電性の両方の性質を示す物質が注目を浴びており、複数の強的秩序を同時に発現する物質をマルチフェロイック物質という。マルチフェロイック物質の性質において、電場によって磁化の、磁場によって電気分極の変化が現れる相関は電気磁気効果と呼ばれ、その研究が進められている。電気磁気効果を生み出す微視的な要素として、トロイ
ダルモーメント、磁気四極子モーメントなどが考えられており、これらはまとめて磁気多極子モーメントと呼ばれている。
磁気多極子モーメントが有限となる渦状の二次元スピン配列を考えると、トロイダル型のスピン配列における電気磁気効果は定性的、実験的に確立している[1,2]。渦状スピン配列において、
電気磁気効果に関する実験報告は極めて少ないが、磁気四極子型での電気磁気効果は、2016 年に正四角台塔系 Ba(TiO)Cu4(PO4)4 においてはじめて実験的に確かめられた[3]。このモデルでの電気磁気効果は、[100]方向の磁場に対して P / / B、[110]方向の磁場に対しては P⊥B となる、異方的な電気磁気効果を示す。
本研究では Ba(TiO)Cu4(PO4)4 の類似物質である Pb(TiO)Cu4(PO4)4 を研究対象としている。この物質は四極子型の電子スピン配列を持ち、磁気誘起の強誘電状態が現れる電気磁気効果が確認されている[4]。この物質は、7 K で反強磁性転移を示し、[110]方向に磁場をかけた際に 16 T で磁化のジャンプが起こり、この時[001]方向では正方向に電気分極が現れるが、38 T で電気分極が逆方向に変化する。そして、45 T で飽和磁化に達し電気分極は消失する。今回、このような電気分極の発現やその逆転の起源について調べるために、パルス強磁場を用いた ESR 測定と超伝導マグネットによる定常磁場を用いた ESR 測定を行った。測定磁場範囲は 0 ~ 50 T で、0 ~ 2 THz
帯の周波数において測定した。
その結果、ゼロ磁場で 0.2 THz のエネルギーギャップが観測され、磁化ジャンプと飽和磁場前後の 0 ~ 16 T、16 ~ 45 T、45 ~ 50 T のそれぞれの磁場範囲において特徴的な共鳴モードが観測された。発表ではその結果について議論する。
[1] B. V. Aken et al., Nature 449, 702 (2007).
[2] N. A. Spaldin, M. Fiebig, and M. Mostovoy, J. Phys.: Condens. Matter 20, 434203 (2008).
[3] K. Kimura et al., Nat. Commun. 7, 13039 (2016).
[4] K. Kimura et al., arXiv:1807.10457

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第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日 神戸大学）

タイトル：二重磁気共鳴測定のための平面型コイルを用いたミリ波帯共振器の開発
講演者：小泉優太 A, 石川裕也 A, 大矢健太 A, 三浦俊亮 B, 藤井裕 A, 福田昭 C, 光藤誠太郎 A,
菊池彦光 B
所属：A 福井大遠赤セ, B 福井大工, C 兵庫医大物理教室
要旨：我々は、超低温・高磁場域で、電子・核二重共鳴（ENDOR）法や動的核偏極（DNP）を用いて、核スピンが希薄な系における核スピン状態を検出することを目指し、ミリ波 ESR/NMR 二
重磁気共鳴装置の開発を行っている。我々は ESR 用の共振器として球面ミラーと平面ミラーを対に並べた Fabry-Pérot 型共振器を用いてきた。この平面ミラーとして、薄いカプトンフィルム
上に金薄膜を施したものを用い、skin depth の違いからミリ波は反射し、ラジオ波は透過することができるようにした。以前はヘルムホルツコイルを NMR 用に用いていたが、ミリ波共振モードの外側に置くために filing factor を高めることは難しい。そこで金薄膜の直下に、NMR 励起・検出のために meanderline と呼ばれる蛇型の矩形コイルを設置することで、共振器内のミリ波共振モードを乱すことなく、RF コイルを試料に近づけることが可能になった。このとき RF 磁場
強度は不均一であるが、平板状の薄い試料に対して高感度に NMR 信号を検出する事が可能である。また、ENDOR 測定のための NMR 遷移の励起に関しても効率が良いと期待される。これまで、我々は、meanderline コイルを組み込んだ Fabry-Pérot 型共振器を用いて、超低温・高磁場域での Si:P の ESR 測定及び、meanderline コイルの母材であるプリント基板に含まれる 1H の NMR測定に成功した[1]。しかし、電子・核二重共鳴（ENDOR）の観測には至っていない。そこで、
金薄膜の影響を調べるために、薄膜のラジオ波透過性が膜厚や温度に対して変化する事に伴う、NMR 信号強度の変化を調べた（図 2）。特に低温で膜厚による信号強度の違いが顕著であり、適切な厚さが NMR 周波数での skin depth よりも 1 桁ほど薄いことがわかった。本講演では、平面コイルの特性及び、二重磁気共鳴の測定結果について報告する。

図 2 金の膜厚をパラメータとした
NMR 信号強度の温度依存性

図 1 二重磁気共鳴用共振器概要図[1]小泉ら：第四回西日本強磁場科学研究会 P17（2017）

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P-9

第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日 神戸大学）

タイトル：154 GHz ジャイロトロンによる直交検波法を用いた ESR 装置の開発
講演者：堂野壱暉，河野海志，林哉汰，石川裕也，光藤誠太郎
所属：福井大学遠赤外領域開発研究センター
要旨：パルス法の電子スピン共鳴(ESR)測定は、連続波(CW)法に比べ、電子スピンの緩和過程などの動的性質を調べるために有効な手法である。近年、電子スピンの動的性質に関する情報は、
量子コンピュータや巨大タンパク質の構造解析等において重要であり、より高度な解析を可能とするため高周波化や測定感度の向上を目指し、パルス ESR 測定装置の開発が盛んに行われている。高周波領域におけるパルス ESR 測定装置は、California 大(UCSB)において自由電子レーザー(FEL, 240 GHz)を光源として開発されているが[1]、これは非常に大がかりな装置である。これに対し、福井大学遠赤外領域開発研究センターにおいて開発が進められている高出力高周波光源ジャイロトロンは、大きさ数 m 四方程度と省スペースながら kW クラスの高出力を備え、GHz 領
域から THz 領域での高周波発振が可能である。そこで我々は、ジャイロトロンを光源として用いることで、高周波パルス ESR 装置を研究室レベルで実現するため開発を進めている。
これまでに我々は、154 GHz において、ショットキーバリアダイオード(SBD)を用いて、BDPA
ラジカル(濃度 50 mM)の自由誘導減衰(FID)信号の観測に成功している[2]。次に FID 信号から ESR
スペクトルを得るため、SBD による二乗検波ではなく、核磁気共鳴において一般的に用いられている直交検波法を用い、複素フーリエ変換によってスペクトルを得る検出システムの開発を行った。検出システムの概要を図 1 に示す。フェーズロックされた Gunn 発振器 82 GHz をローカ
ル信号に用い、サブハーモニックミキサー(SHM)によって FID 信号を 10 GHz にダウンコンバー
トし、アンプにより約 1000 倍に増幅した後、二つに分岐させる。分かれた二つの信号に対し、
シンセサイザーを用いて 9.5 GHz の直交する(90 度位相が異なる)二つの信号をそれぞれに混合し、差周波(500 MHz)として取り出し、信号 I、Q を得る。この信号 I、Q を複素フーリエ変換することにより ESR スペクトルが得られる。これまでに図 1 に示した直交検波システムを製作し、図 2に示すようにパルス ESR 装置に組み込んだ。また、このシステムを用いて BDPA ラジカルについて FID 測定を行ったので、その結果について報告する。

図 2：直交検波検出システムの写真

図 1：直交検波検出システムの概要[1] S. Takahashi, L.-C. Brunel, D. T. Edwards, J. van Tol, G. Ramian, S. Han, M. S. Sherwin, Nature 489,409 (2012).
[2] 河野ら, 第 56 回電子スピンサイエンス学会(2017) PS61.

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第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日 神戸大学）

タイトル：電磁波焼結による高周波高圧 ESR セル用アルミナ材料の開発
講演者：縄手知樹 A, 山本悠太 A, 蟹江良尚 A, 光藤誠太郎 A, 櫻井敬博 B
所属：A 福井大学遠赤外領域開発研究センター, B 神戸大学研究基盤センター
要旨：物性研究において強磁場・低温の極限環境における物性値の測定は重要である。加えて高圧環境下では格子定数の変化により物質内の相互作用を変化することが可能となり、物性研究の幅の広がりが期待できる。KOFUC ネットワークでは強磁場・低温・高圧下の高周波電子スピン
共鳴(ESR)装置の開発を進めている。ESR 用高圧セルでは試料に圧力を加える部材が測定に用いる電磁波を透過する必要がある。そこで福井大学では、ミリ波・サブミリ波領域で電磁波の減衰が少なく、圧力セルのピストンとして利用できる硬さと靭性値を持ったセラミックスの開発に取り組んでいる。圧力セルのピストンの材料としてアルミナセラミックスを用いることで、ミリ波・サブミリ波の良好な透過性能を持つことが可能になるが、靭性値が低く到達圧力はそれほど高くない。セラミックスの粒径を小さくすることで応力ひずみを分散させることができ、靭性値の向上につながることが知られている。しかし、 高密度化のために高温で焼結を行うと急激に粒成長が起こり粒径を小さく抑えることは難しい。ジャイロトロンを用いて電磁波焼結することで、低温での緻密化効果などの電磁波効果がおこり、高い硬度と靭性値を持つことがわかっている。
本研究では、これまでよりも粒径の小さいアルミナでの成型・焼結を行い、より高い靭性値を持ったセラミックス開発を行った。これまでより径の小さい 8mm の鋳型での成型段階で、試料の中央に穴が開くという新たな問題が発生した。問題解決に向け、水分量を変えたり、鋳込み時間を変えるなど色々なアプローチをすることでセラミックスを作製した。焼結温度を 1000℃から
1500℃まで 100℃ずつ変えて電磁波焼結を行ったところ、焼結温度 1200℃以下では相対密度は91%未満であり、1300℃以上では相対密度が 98%以上となった。本研究において 98%以上の相対密度が得られた焼結結果（TM-DAR）と過去の焼結結果（AES-11C）の平均粒径と相対密度を図1 に示す。横軸が相対密度、縦軸が平均粒径となっており、グラフ中の右下にあるほど高い破壊
1500℃では粒成長が大きく進んでしまっていたが、一方、焼結温度
1300℃、1400℃においては比較的小粒径のまま 98%以上の相対密度を達成でき、破壊靭性の向上が期待できる結果となった。

Average grain size(μm)

靭性値が期待できる。焼結温度
AES-11C

1.5

TM-DAR(1300℃)
TM-DAR(1400℃)
TM-DAR(1500℃)

1.0

0.5

0.0

60

70

80

90

100

Relative density(%)
図 1 焼結結果の相対密度に対する平均粒径

16

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第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日 神戸大学）

タイトル：三角格子ストリップとハニカム格子ストリップからなるフラストレート
磁性体 Cu5(VO4)2(OH)4 の強磁場磁化過程
講演者：菊池彦光 A，笠松直幸 A*、藤井裕 B、松尾晶 C，金道浩一 C
所属：A 福井大 工，B 福井大 遠赤センター、C 東京大学 物性研究所
Cu5(VO4)2(OH)4は、図１に示すような三角格子状
ストリップとハニカム格子状ストリップが二次元面上で交互に配列したスピン格子からなる層状化合物である[1]。この格子は、フラストレート三角
格子とハニカム格子とを内挿する新規なフラスト
レートスピン格子として興味深い。磁化率および比熱測定により、4.5 Kでフェリ磁性的な磁気秩序が生じるものの、転移温度おける磁気エントロピーの変化は通常の長距離秩序に対して予想される量の23.6 %に達するのみで、転移温度以下でも大きなス
ピンゆらぎが存在する事が示唆される[1]。更に、8Ｔまでの磁化に、反強磁性及び強磁性相
0.30

互作用の競合によるとされる1/5磁化プラトーが観測されている。このように、

0.25

今回、Cu5(VO4)2(OH)4の1/5磁化の詳細な挙動を調べるために、東大物性研におM (μΒ /Cu)

本磁性体は新しい量子スピン磁性体として興味がもたれる。

Cu5(VO4)2(OH)4

いて約70Ｔまでの強磁場磁化を測定した。

0.20
0.15
4.2K
1.3K

0.10

更に、比熱の７Ｔまでの磁場変化も測定0.05

した。図２に強磁場磁化曲線測定結果を示す。磁場印加とともに飽和磁化の約1/5

0.000に対応する磁化が生じ、約40Ｔまで1/5
磁化プラトーが観測された。このプラト

20
40
Magnetic field (T)60

ーは三角格子部分をup-up-down、ハニカ
ム格子部分をup-downとして提案された
単 純 な フ ェ リ 磁 性 的 な ス ピ ン 構 造 [1]によって説明可能である。今回、予想外のステップ状増加が約50Tで観察され、新しい磁化プラ
トーが約60Tより高い磁場域で生じる事を見いだした。この新しい磁化プラトーは単純なフェリ磁性スピン構造では説明できない。現在、可能なスピン配置を検討中である。
[1] S-Y. Zhang et al. Dalton Trans. 44, 20562 (2015).

＊ 現在、アルプス電機
17

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第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日 神戸大学）

パルス強磁場中での被覆銅細線束の発熱
土田稜 A，中川豪 A，野口悟 A,B，鳴海康雄 C，萩原政幸 C
A 大阪府立大学大学院理学系研究科，B 大阪府立大学強磁場環境利用研究センター，
C 大阪大学大学院理学研究科附属先端強磁場科学研究センター

Estimation of heat up effect of a coated-Cu-wires-bundle by a pulsed high magnetic field
Ryo TsuchidaA, Takeshi NakagawaA, Satoru NoguchiA,B, Yasuo NarumiC, Masayuki HagiwaraC
Grad. School of Science, Osaka Pref. Univ., BRC-UHMF, Osaka Pref. Univ.,A

C

Center for Advanced High Magnetic Field Science, Osaka Univ.

我々は 15 kV、250 kJ の電源を用いて、磁場空間 30Φ のパルス強磁場 50 T と温度 0.1 K の極低温パルス強磁場測定装置の開発を進めている。極低温環境の実現には断熱消磁冷却法を用いており、断熱消磁部分とパルスマグネットは磁気的に干渉しないように距離（～300 mm）を取っているため、試料への冷却伝達には直径 30 µm の被覆銅細線束を約 2800
本束ねたものを使用している。しかし、パルス磁場中では誘導電流によって渦電流発熱してしまう問題があり、果たして
30 µm の直径が問題になるかどうかは判断が難しい。そこで、計算と実験を大阪大学先端強磁場センターと共同で行い、被覆銅細線束の評価を行った。銅細線束と石英ガラスの棒を図1 に示すような専用のクライオスタットに設置し 4.2 K の下で温度センサー（LakeShore 社の Cernox-1030-BC）を用いて
図1

断熱真空状態と熱交換ガス（He ガス）がある状態のそれぞれ

で充電電圧 1 kV、3 kV、5 kV のパルス磁場を発生させ温度センサーの抵抗値の磁場変化を測定した。磁場のパルス幅は 40 ms である。図 2 は充電電圧 5 kV かつ、断熱真空状態での銅細線束と石英ガラスの温度センサーの抵抗値の磁場変化とその時の磁場波形 µ0H(t)および(dµ0H/dt)2を表している。抵抗の磁場変化はゼロ磁場での値で規格化し、マイナス値にしてプロ

5 kV Adiabatic 4.2 K

ットしたもので、温度上昇割合に相当する。

-0.85

比例し、渦電流発熱量 Q に相当すると考え細線束と類似の温度上昇が見られるのは温

20

-0.95

(d0H/dt)2 0H10であり、これらのデータから銅細線束に誘起される渦電流発熱を抽出するため、両者-10の差し引きを行い、さらに銅の熱伝導率と

10

20

30
Time (ms)

熱容量を考慮するなどの解析を試みてい

図2

る。

18

40

50

0
60

2

度センサー自身に生じた渦電流発熱の影響

-0.9

2

プロットしたものである。石英ガラスで銅-R(H)/R(0)

また、 (dµ0H/dt)2 は誘導起電圧 V の２乗に30(d0H/dt) (T/ms) ， 0H (T)Cu-wireQuarz glass

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第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日 神戸大学）

パルス強磁場と断熱消磁法による極低温下での磁化計測システムの開発
松山友樹 A，楠佳也 B，野口悟 AC
A 大阪府大理，B 大阪府大工，C 大阪府大強磁場セDevelopment of magnetization measurement system under a pulsed magnetic field and an
ultra-low temperature by adiabatic demagnetization
Tomoki MatsuyamaA, Yoshiya KusunokiB, Satoru NoguchiA,C
Grad. School of Science, Osaka Pref. Univ., BGrad. School of Engineering, Osaka Pref. Univ.,A

C

RC-UHMF, Osaka Pref. Univ.

パルス強磁場実験は誘導電流や磁気熱量効果による温度変化などの副次効果があり、特に１K 以下の極低温データが極端に少ない。我々は 250 kJ コ
ンデンサバンクを利用して、最大磁場 50.2 T のパ
ルス強磁場を発生させることに成功し、これを 0.1
K 以下の極低温と組み合わせることによってユニークなパルス強磁場磁化計測システムの開発を行っている。常磁性塩断熱消磁技術を導入し、3He を使わずに 0.1 K 以下の極低温環境に達することを目指している。図 1 に示すように構造上は 1 K ポッ
ト内の 4He を減圧し、メカニカル熱スイッチを通して消磁塩に 1 K ポットの温度を伝えて 1.5 K の初期
冷却温度を得ることが出来る。しかし、熱伝達速度が遅く、これまでの実験では初期冷却温度を 1.5 Kまで冷却することはできていない。これまで初期冷
却温度 2.0 K から始めて最低温度 0.3 K に到達し2200 秒間の保持には成功している。今回は 0.1 K
以下を目標とし、より初期冷却温度を低くする

図1

クライオスタット

ために、メカニカル熱スイッチの熱交換の改良と液体 He の蒸発を抑えるために超伝導マグ
ネットに永久電流スイッチを取り付けた。また
消磁塩の上下に温度計を配置している。
図2に実験結果を示す。熱スイッチが機能しておらず
4.0K から断熱消磁を行い、消磁塩の上で 1.0
K、下で 0.38 K を 1200 秒保持という結果となった。今回は熱スイッチを ON のまま断熱消磁を行っており、熱スイッチを介して熱流入があると思われる。

図2

19

実験結果

P-14

第五回西日本強磁場科学研究会 （2018 年 9 月 6 日神戸大学）

タイトル：SiNx ナノメンブレンを用いた微量試料の強磁場 ESR 測定法
講演者：岡本翔 A，髙橋英幸 B，石村謙斗 A，原茂生 C，大道英二 A，太田仁 D
所属：A 神戸大学大学院理学研究科，B 神戸大学先端融合研究環，C 神戸大学研究基盤センター，D 神戸大学分子フォトサイエンス研究センター
要旨：これまで我々は、カンチレバーを ESR 検出デバイスとして、強磁場領域における高周波
ESR 測定に成功してきた[1]。しかし、スプリアスノイズによりバックグラウンドが不安定になるなど、力検出測定に特有の問題点があった。最近、カンチレバーに変わるデバイスとして、薄膜型デバイスを用いた手法を開発している[2]。本研究では窒化シリコン(SiNx)ナノメンブレンを用いた強磁場・高周波 ESR 測定手法を開発したので報告する[3]。
図 1(a)に測定のセットアップを示す。SiNx ナノメンブレン（面積 3 x 3 mm2, 厚さ 100 nm）の
中央に勾配磁石を設置し、その直上に試料を設置する。測定試料が固体の場合は図 1(a)のように
ベリ銅板に真空グリースで貼付ける。一方、溶液試料の場合はベリ銅板上に新たに作成した試料ホルダーに封じ凍結させる。勾配磁石とナノメンブレンは銅板により遮蔽され、電磁波が直接照射されない構造となっている。磁場中で試料に電磁波を照射すると、ESR 吸収に伴う試料の磁化変化を勾配磁石が検知し、ナノメンブレンが変位する。この変位をナノメンブレン直下に配置した光ファイバーにより検出する。
図 1(b)に DPPH 粉末の 4.2 K、
120
GHz における ESR 測定結果を示す。吸収ピークの線幅は試料固有の線幅（約 20 G）と同程度であり、
磁 場 勾 配 の影 響 は ほぼ無 視 で きる。信号雑音比からスピン感度は1011 spins/G と見積もられた。
図 2 にヘムタンパク質の一種であ る ミ オ グ ロ ビ ン (Mb) 溶 液 (8.8

図 1：(a)セットアップと(b)DPPH の ESR 測定結果。

mM)の 4.2 K、120 GHz におけるESR 測定結果を示す。本研究では
Fe3+を磁性イオンに持つメト Mb を測定した。低周波数帯で一般に観測されるメト Mb の無配向スペク

図 2：メト Mb 凍結溶液の ESR 測定結果(120 GHz)。

トル（g|| ~ 6、g⊥~ 2）が得られた。この測定に用いた分子数は約 90 ナノモルであり、本研究により微量な金属タンパク質に対しても適用できることが示された。また、本手法はカンチレバーを用いた場合と比べてスプリアスノイズの影響が小さく、バックグラウンド信号の揺らぎも少ないことから、広い磁場範囲に現れる ESR 信号の観測に適した実用的な手法であるといえる。
[1] H. Takahashi et al., Appl. Phys. Lett. 107 (2015) 182405.
[2] H. Takahashi, et al., J. Phys. Soc. Jpn. 86 (2017) 063002.
[3] H. Takahashi, et al., Rev. Sci. Instrum. 89 (2018) 083905.

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P-15

第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日 神戸大学）

タイトル：幾何学的スピン構造をもつ反強磁性体の強磁場 ESR 測定
講演者：下城世那 A , 大久保晋 B, 齋藤佑 C, 原茂生 C, 櫻井敬博 C, 岡本翔 A, 髙橋英幸 D, 大道英
二 A, 太田仁 B, 大熊隆太郎 E, 廣井善二 E
所属：A 神戸大院理, B 神戸大分子フォトセ, C 神戸大研究基盤セ, D 神戸大先端, E 東大物性研
要旨：KFe4(AsO4)3(OH)4 ・6-7H2O は等軸晶系のカリウムと鉄の水和水酸砒酸塩鉱物で毒鉄鉱（pharmacosiderite）と呼ばれる。磁性イオンは Fe3+(S=5/2)で、結晶の対称性は P4̅3m、格子定数
a=b=c=7.98160Åの薄緑色の鉱物である[1]。FeO6 八面体 4 つが稜を共有し、Fe イオンが四面体を形成する。この四面体のクラスターが正方格子を形成するユニークな幾何学的構造を持つ。この系は帯磁率の温度依存性から 16K 付近でブロードなピークを持ち、8K 以下では急激に増大する。また、メスバウアー効果の測定より内部磁場が発達することから 6K で反強磁性秩序化するとこれまで報告されている[2]。今年、粉末試料による中性子散乱の実験が行われ、低温におけるスピン構造の提案がなされた[3]。
この様にユニークな構造を持つ反強磁性体 KFe4(AsO4)3(OH)4・6-7H2O の粉末試料と微小単結晶試料（0.2×0.2×0.2mm3）における強磁場 ESR による研究を行った。粉末試料の測定ではパルス
磁場 ESR を用いて 60GHz-335GHz の周波数領域、4.2K-265K の温度領域、最大 16T の磁場の範囲で行い、微小単結晶試料の測定ではメンブレンを用いた強磁場 ESR 測定［4］で、60-260GHzの周波数領域、1.5K-20K の温度領域、最大磁場 15T のもとで行った。微小単結晶試料による 1.5K
での ESR スペクトルの周波数依存性を図 1 に示す。粉末試料で観測されたブロードな吸収の他に複数のシャープな吸収が観測された。

図 1. KFe4(AsO4)3(OH)4・6-7H2O の結晶構造

図 2. 微小多結晶試料における1.5K での強磁場 ESR 測定[1] M. J. Buerger, W. A. Dollase, I. Garaycochea-Wittke, Z. Krist. 125 (1967) 92.
[2] M. Takano, T. Takada, T. Wada, K. Okuda, J. Phys. Soc. Jpn. 31 (1971) 298.
[3] 大熊隆太郎他、日本物理学会 2018 年第 72 回年次大会、23pK303-5.
[4] H. Takahashi et al., arXiv:1804.03345v2[physics.app-ph]13 Apr 2018

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P-16

2018 年 9 月 6 日 西日本強磁場科学研究会 (@神戸大)

タイトル：高感度 ESR 測定のためのマグネットオンカンチレバーの開発
講演者：出口健太 A, 大道英二 A, 太田仁 B
所属：A 神戸大学大学院理学研究科、B 神戸大学分子フォトサイエンス研究セミナー
要旨：我々のグループではマイクロカンチレバーを用いた高周波電子スピン共鳴（ESR）測定法の開発を行っている。ESR 吸収に伴う試料の磁化変化をカンチレバーに作用するトル
クや力の変化として検出する。従来のカンチレバーを用いた ESR 測定法では、磁場勾配の存在下でカンチレバー上に試料を乗せて高周波 ESR 測定していた。一方、試料と勾配磁石の位置関係を逆転し、カンチレバー上に微小な磁気チップをのせて試料上を走査することによりイメージング測定が可能になる。
そこで本研究では微細加工技術を用いてマグネットオンマイクロカンチレバーの自作を行うことを目的とする。今回、マグネットオンマイクロカンチレバーの作製プロセスに関して、電子線描画装置による露光、2 層レジストプロセスという新たに二つのプロセスの開発を行った。カンチレバー先端に作製するマグネットの大きさは小さいほど大きな磁場勾配を発生できるため、形状的には 1 m 以下であることが望ましい（図 1）。そのため、本研究では、最近、導入した電子線描画装置によりマグネットの作製を試みた。
また、電子線描画装置の露光に用いるレジストの厚さがマグネットの厚さより薄いため、レジスト単層の上にマグネットを蒸着するとリフトオフが困難であった。そこでレジストを 2 層にしてリフトオフを可能にすることでマグネットの作製を試みた。
本講演ではマグネットオンマイクロカンチレバーの開発について現状を報告する。

図 1 マグネットオンカンチレバーの完
成図

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P-17

第五回西日本強磁場科学研究会 （2018 年 9 月 6 日神戸大学）

タイトル：改良されたメンブレン型ピエゾ抵抗センサーを用いた強磁場 ESR 測定
講演者：石村謙斗 A，岡本翔 A，高橋英幸 B，大道英二 A，太田仁 C
所属：A 神戸大院理，B 神戸大先端融合研究環，C 神戸大分子フォトセ
要旨：我々のグループは、メンブレン型ピエゾ抵抗センサー（SD-MSS-1K）を用いた新しい磁気測定技術の開発について報告してきた[1,2]。この測定法では市販のデバイスで簡便に微小試料の磁気測定が可能であることから新しい測定手法として有用である。最近、このセンサーの改良型（SD-MSS-1KTM）が新しく開発された。本研究ではこの改良型のセンサーを用いて ESR 測定を行ったので、その結果について報告する。
図１に示すようにシリコン性メンブレン（厚さ 2.7μm、一辺 200μm）が、ピエゾ抵抗素子を含む 4 つの細い梁で支えられている。メンブレンが変形することでピエゾ抵抗素子に力が加わり、抵抗が変化する。４つのピエゾ抵抗のうち対角にある２つと外部抵抗でブリッジ回路を形成することで、メンブレンのたわみを検出する。改良型ではメンブレンを支える梁が従来のものと比べて非常に長くなっており、メンブレンに加わる応力を効果的にピエゾ抵抗に伝えることができる。またピエゾ抵抗の組はそれぞれ｢曲げ｣と「ねじれ」の変形に対応しており、よりトルク測定に対応したものとなっている。本研究では、磁気トルク法による ESR 検出を行った。メンブ
レン上に貼り付けた試料に働く磁気トルクの変化Δτ=ΔM×B として試料の ESR 信号を検出する。
常磁性塩である Co Tutton 塩を測定試料とした ESR 測定結果を図 2 に示す。測定周波数は 120
GHz、温度は 1.6 K（超流動ヘリウム中）であった。図に示すように、二つの Co2+サイトに起因する特徴的な二つの吸収線を観測した。本研究会では、装置構成、実験結果の詳細について報告
し、今後の展望について述べる。
[1] Hideyuki Takahashi et al., J. Phys. Soc. Jpn., 86 (2017) 063002.
[2] Hideyuki takahashi et al., Rev. Sci. Instrum., 89 (2018) 036108.

図 1: メンブレン型
ピエゾ抵抗センサー
図 2: Co Tutton 塩の ESR 測定データ

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P-18

タイトル：波長可変テラヘルツ光源を用いた強磁場中 ESR 分光法の開発
講演者：藤本達也 A, 港啓介 A,高橋英幸 B, 大道英二 A,太田仁 C
所属：A 神戸大学大学院理学研究科,B 神戸大学先端融合研究環, C 神戸大学分子フォトサイエ
ンス研究センタ－
要旨：強磁場中での高周波電子スピン共鳴（ESR）測定法の利点として、高い g 値分解能やゼロ磁場分裂の観測が挙げられる。また、多周波数を用いることで分光的な測定が可能となる。高周波 ESR 測定はしばしば透過型と呼ばれる配置で行われる。この測定では光源からの出力をオーバーサイズ導波管で試料空間まで導入し、試料を透過してくる電磁波強度を反対側に設置した検出器で検出する。従来の方法では光源としてガン発振器や後進行波管が用いられる。
本研究では新しい高周波 ESR 測定法として、光源に光伝導アンテナを用いた波長可変テ
ラヘルツ光源を用いた測定法の開発を行う。通常のテラヘルツ分光ではピコ秒光パルスを用いた手法が用いられているが［1］、本研究ではわずかに波長の異なる２つの DFB レーザ
ーを用いて連続波を発生させる点が特徴である。原理としては、2 つの DFB レーザーからの光をフォトカプラーで混合した後、光伝導アンテナに照射すると、光伝導アンテナに流れる光電流がビート周波数で変調され、ビート周波数に対応するテラヘルツ電磁波が発生する。本研究では 1.5μm 帯 DFB レーザーの発振周波数を連続的にチューニングすることにより、発生できる電磁波の周波数範囲を 100-1100 GHz の間で連続的に変えることができる。試料を透過したテラヘルツ光は光伝導アンテナ検出器を用いてコヒーレント検出される。この方法によって 90dB という高いダイナミックレンジを得ることができる。
本研究では図 1 に示される測定系を構築し、室温でテラヘルツ ESR 測定を行った。その結果 ESR 標準試料である TEMPO ならびに DPPH の ESR 吸収測定に 50～280GHz で成功した（図 2）
。測定結果の解析から、室温におけるスピン検出感度は 1015 spins/G という値が得られた。発表では、測定装置、実験の詳細について紹介し、将来的な展望について述べる。

ｆ₁

光伝導アンテナ

フォトカブラ
波長可変
レーザー

マグネット

試料

ｆ₂

Photocurrent (nA)

90
80
70
60

DPPH
275 GHz
Room temp.

［1］M. Hangyo,M. Tani, T. Nagashima, Int.

光伝導アンテナ

9.76
ロックインアンプ

図 1：測定装置の概略図

9.77

9.79

図 2：DPPH の高周波 ESR スペクトル (275GHz, 室温）［1］M. Hangyo,M. Tani, T. Nagashima, Int. J. Infra. Millim. waves26 (2005) 1661-169

24

9.78

Magnetic field (T)P-19

第五回西日本強磁場科学研究会(2018 年 9 月 6 日

神戸大学)

タイトル：ナノメンブレンを用いた周波数掃引型強磁場電子スピン共鳴法の開発
講演者：松本蓮, 高橋英幸 A, 岡本翔, 大道英二, 太田仁 B
所属：神戸大学大学院理学研究科, A 神戸大学先端融合研究環, B 神戸大学分子フォトサイエ
ンス研究センター
要旨：私たちのグループではナノメンブレンなど力検出型デバイスを用いた強磁場電子

スピン共鳴法（ESR）の研究を行っている[1,2]。ナノメンブレンを用いる利点として、一般的な強磁場 ESR 装置では測定に数 mg の試料が必要になるのに対し、ナノメンブ
レンでは数十g～数百g 程度の試料でも十分な感度の信号を得ることができる点が挙げられる。従来の ESR 測定では、光源の周波数を固定して磁場を掃引することで測定を行うのが一般的である（磁場掃引 ESR）。しかし、磁場掃引 ESR では基底一重項から励起三重項への禁制遷移のように測定周波数と共鳴磁場が平坦な関係を示す場合、信号検出が困難である。そのような場合、固定磁場下で周波数掃引することにより ESR 信号の観測が可能になる（周波数掃引 ESR）。
そこで、本研究では光源として用いた
BWO 発振器の周波数掃引を固定磁場下で行い、周波数掃引型強磁場 ESR 測定法の開発を行った。測定試料には反強磁性体である KMn3Ge2O9（TN~ 38K）[2]の微小単結晶を用いた。図 1 には、周波数掃引 ESR によって得られたナノメンブレン検出高周波
ESR 信号を示す。周波数掃引範囲は約 270～400 GHz、印加磁場は 3.659 T、測定温度
は 4.2 K であった。BWO の出力はチョッパで変調し（fmod=43 Hz）、ロックイン検出を行った。また、印加磁場は B//c 軸であった。
図 1 に示すように 335 GHz 付近に ESR 吸収

図 1. 周波数掃引型 ESR によって得られた反強磁性体 KMn3Ge2O9 の高周波 ESR 信号。

に由来する信号が観測された。測定データにみられる振動的な振る舞いは BWO の出力が周波数によって大きく変動することに起因するものであり、再現性が得られた。講演
では本研究で構築した周波数掃引型 ESR の装置構成、測定結果などについて報告を行う予定である。
[1] Takahashi et al., Rev. Sci. Instrum.89,036108(2018).
[2] Takahashi et al., Rev. Sci. Instrum.89,083905 (2018)

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P-20

第五回西日本強磁場科学研究会 （2018 年 9 月 6 日神戸大学）

タイトル：多重極限 ESR 装置におけるハイブリッド型圧力セルの最適化と応用
講演者：奥藤涼介, 櫻井敬博 A, 高橋英幸 B, 肘井敬吾 C, 大道英二, 大久保晋 C, 太田仁 C,
上床美也 D, 田中秀数 E
所属：神戸大院理, A 神戸大研究基盤セ, B 神戸大先端, C 神戸大分子フォトセ, D 東大物性研,
E

東工大院理

高磁場、極低温といった極限環境下において、物性を担う電子のふるまいを調べる手段として ESR は最も有効な手法の一つである。さらに近年の物性測定において重要なパラメータとして圧力が挙げられ、当研究室では試料に高圧力をかけた多重極限環境下での ESR 測定を行っている。従来の圧力下 ESR 測定では 10 T 超伝導マグネッ
トを用いた装置を使用していたが、今回新たに 15 T 超伝導マグネットを用いた装置を開発した。新たな装置の開発にあたり、信号の検出方法として試料を透過した電磁波を下部の検出器で検出するタイプか
図. 15 T マグネットを用いた新たな圧力下 ESR 装置
ら、試料透過後に底部のミラーで電磁波を反射させ外部で検出するタイプに変更し、装置全体を径が 35mm の VTI に収めるため圧力セルを直径 28 mm から直径 23.5 mm の小型のものに変更した。図に新たに作製した装置の概略を示す。本装置を用いた ESR
実験では、光源として Gunn 発振器と BWO を用い 50 GHz から 800 GHz 程度までの測定を行う。圧力セルを含むプローブは VTI の中に収まり温度範囲は 1.5 K から 4.2
K まで測定が可能である。また、小型化した圧力セルの最大発生圧力を実験により評価したところ 2.0 GPa 以上であることが確認された。
本装置の測定対象のひとつとして三角格子反強磁性体 CsCuCl3 が挙げられる。この物質は常圧下 TN = 10.7 K 以下で磁場誘起の量子相転移を起こすことが知られていた。さらに近年、圧力下の磁化過程で 1/3 プラトーを示すことが明らかとなり[2]、新たな量子相の存在が注目を集めている。発表では新装置開発の過程と実際に CsCuCl3
に対して行った測定結果、今後の展望について発表する。
[1] T. Sakurai et al., J. Magn. Reson. 259 (2015) 108[2] A. Sera et al., Phys. Rev. B 96 (2017) 014419.

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第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日 神戸大学）

タイトル：S=1/2 カゴメ格子反強磁性体 Ca-kapellasite の圧力下の帯磁率測定
講演者：鈴木哲平 A, 齋藤佑 B,原茂生 B,櫻井敬博 B,大久保晋 C,太田仁 C,赤木暢 D,鳴海康雄 D,萩原
政幸 D,吉田紘行 E
所属：A 神戸大学大学院理学研究科,B 神戸大学研究基盤センター,C 神戸大学分子フォトサイエン
ス研究センター,D 阪大先端強磁場,E 北海道大学大学院理学研究院
要旨：kapellasite 系化合物は ACu3(OH)6Cl2 の化学式で表される。S=1/2 のスピンを持つ Cu2+イオ
ンがカゴメ格子を形成し、非磁性 A2+イオンがカゴメのヘキサゴンサイトを占有する。カゴメ格子反強磁性体では一般的にカゴメ格子面内に最近接相互作用 J1、次近接相互作用 J2、ヘキサゴンの対角の相互作用 Jd の存在が期待され、これらの競合により興味深い磁性が発現する。
Herbertsmithite(ZnCu3(OH)6Cl2)では、Zn と Cu のランダム置換が存在し、他のパーフェクトカゴ
メ格子反強磁性体の研究が望まれている。
Ca-kapellasite(CaCu3(OH)6Cl2·0.6H2O)は Cu2+（S=1/2）が歪みのないカゴメ格子を形成する反強磁性体である。帯磁率の温度依存性より Weiss 温度θ=-61K、J1=52.2K、J2=-6.8K、Jd=11.9K と見積もられている[1]。H//ab-plane の帯磁率は T*=7.2K でカスプを示す[1]。また比熱測定では H//cの方向で T*に飛びが観測されている[1]。
Ca-kapellasite はこれまで、熱輸送測定[2]、35Cl-NMR 測定[3]、粉末中性子非弾性散乱実験[4]が行なわれている。それらの結果から、20K 以下では磁気状態は異方的で磁気秩序は H//ab で発達していると報告されている。圧力は相互作用をダイナミックに変えることができる実験手法なので、この様な相互作用が競合する系では、反強磁性 J1、強磁性 J2、反強磁性 Jd のバランスの変化により常圧とは異なる磁気状態が期待される。
そこで我々は、圧力下のマクロ測定として帯磁率の温度依存性の測定を行った。測定は CuBe
製のピストンシリンダー型の圧力セルを用いて、SQUID 磁束計にて測定を行った。印加磁場は10000Oe、最大 1GPa の圧力下で単結晶 Ca-kapellasite を用いて H//ab の磁化率測定を行った。
T*=7.2K に観測されるカスプが 1GPa の圧力下では T=6.8K で観測された。これにより、圧力下では磁気転移が抑制されることが見出された。当日は、Ca-kapellasite の圧力下の磁性の詳細について報告する。
[1] H. Yoshida et al., J. Phys. Soc. Jpn. 86 33704 (2017).
[2] 土岐勇人 他、日本物理学会 2017 年秋季大会 22aE20-12.
[3] 井原慶彦 他、日本物理学会 2018 年秋季大会 23Ak305-5.
[4] 飯田一樹 他、日本物理学会 2018年秋季大会 23aK305-6.

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P-22

第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日 神戸大学）

タイトル：ペロブスカイト型化合物 PbMnO3 の高磁場 ESR 測定
講演者：大島健太郎 A, 齋藤佑 B, 原茂生 A, 櫻井敬博 B, 大久保晋 A, C,太田仁 A, C, 山本樹 D,
東正樹 E
所属：

A

神戸大院理, B 神戸大研究基盤セ, C 神戸大分子フォトセ, D 東工大院総合理工,E 東工大フロンティア研

要旨：ペロブスカイト酸化物は優れた誘電性や磁性を示す材料が多く存在するため，

近年，幅広く研究されている。一方，Pb 系酸化物は PZT を代表する優れた誘電性を示すものが報告されている。これらを合わせ持つ 3d 遷移金属が入った Pb 系ペロブ
スカイト酸化物 PbMnO3 は 3d 遷移金属元素に由来する磁性の発現に加え，マルチフェロイックの発現による新たなメモリデバイス材料への応用が期待されている。山本らは，図 1(a)の構造の 6H-PbMnO3 を 15GPa で高圧処理することで図 1(b)のような
PbO6 八面体が頂点共有で結合する 3C-PbMnO3 を得ることに成功している。磁化率の温度依存性では 20K 付近で FC/ZFC が分離することが報告されている[1]。本研究では，3C-PbMnO3 の磁性イオンである Mn イオンの磁気的ふるまいに注目し，強磁場ESR 測定を行った。1.8K～265K の温度領域において，Gunn 発振器を用いて 60GHz～260GHz の周波数領域で測定を行った。磁場はパルス磁場を用いて，20T までの範囲で測定した。160GHz における ESR スペクトルの温度依存性を図 2 に示す。常磁性共鳴による吸収が g-2 付近に観測され，FC/ZFC の分離する 20K よりも高い温度で共鳴磁場が低磁場にシフトしていることが観測された。講演では，3C-PbMnO3 の Mn
スピンのダイナミクスについて議論する。
(a)

(b)

図 1 3C-PbMnO3(a)と 6H-PbMnO3(b)の構造

図 2 160GHz における H//c の ESR[1] K. Oka et al., Inorg. Chem. 48, 2285 (2009).

スペクトルの温度依存性

28

P-23

第五回西日本強磁場科学研究会 （201８年 9 月１６日 神戸大学）

Title: Development of High-field ESR system using the null detection
Authors: Paul BruandA, Benjamin LassagneA, Teppei, SuzukiB, Susumu OkuboB,C, Yu SaitoD, Shigeo HaraD, Takahiro
SakuraiD, Hitoshi OhtaB, C
Positions: ADepartment of Physics, INSA Toulouse, BGraduate School of Science, Kobe Univ., CMolecular Photoscience
Research Center, Kobe Univ., DResearch Facility Center for Science and Technology, Kobe Univ.

Frequency (GHz)

Frequency (GHz)-0.000005
0.226743
0.587468
0.909871
1.217104
1.514880
1.804941
2.086126
2.359804
2.622594
2.877351
3.119901
3.353523
3.573761
3.783633
3.979760
4.164168
4.334417
4.491586
4.634398
4.761744
4.873201
4.969996
5.052156
5.118976
5.170963
5.207563
5.229644

Transmission-0.000005
0.200565
0.509878
0.788559
1.053681
1.311056
1.560538
1.802979
2.037152
2.263496
2.480016
2.687567
2.884511
3.071846
3.247235
3.412174
3.564195
3.705309
3.830036
3.942887
4.041712
4.128242
4.200557
4.260263
4.305676
4.338129
4.356570

Transmission

Introduction: ESR (Electronic Spin Resonance) measurements are commonly
ESR spectrum with WGF (105 GHz, 86K)
based on absorption spectra of the incident microwave by the sample. We can100
estimate that only 3% of amplitude of the transmitted signal contains the0-100
resonance pick, which is the part we are interested in, while 97% of the
-200
-300
obtained signal is an offset which is free of interest. In this way, we tried to-400
3,784047
develop a new ESR system with specrta free from this offset by adding a
-500
-600
polarizer to obtain a null detection that would better the precision of theresults.
Materials and methods: The polarizer use for the new system is a wire grid
Magnetic Field (T)polarizer based on resin films, called WGFTM (Wire-Grid Film) commercialized
ESR spectrum without WGF (105 GHz,
by Asahi Kasei[1]. The micro-wave sources use are Gunn oscillators with
86K)
300
frequencies going from 80 GHz to 120 GHz. The detector used is a Schottky
3,770858
200
barrier diode Millitech DXP-10-RNFWO[2]. The sample studied is DPPH on
100
account of its well-known characteristics. The sample is subject to a pulsed0magnetic field up to 4,6T at a temperature of 86K.
-100
The cut WGF is positioned juxtaposed to the sample. The sample tube is rotated-200
to position the WGF perpendicular to the wave, leading to an almost zerotransmitted signal without any applied magnetic field (null detection method).
Magnetic Field (T)The absorption at the resonance magnetic field generates a polarization of the[3]transmitted wave leading to a non-zero transmitted wave . The spectrum Figure 1 - ESR spectra of DPPH obtained with and withoutobtained with WGF contains a downward pic (inverse of the spectrum without WGF for a frequency of 120 GHz. Framed values
represent the resonance magnetic field (pick).
WGF).
The goal of the experiments was to obtain, as an initial approach, acomparable accuracy on the determination of the g-factor of the sample of
DPPH, between the new system with WGF and the old system without WGF.
Determination of g-factor with WGF
Results: The ESR spectra obtained with WGF are similar to the spectra obtained140
without (Fig.1). The determination of the g-factor of DPPH, that is theoretically120
100
equal to 2,0036, gives results with an error percentage of 0,68% with WGF
80
compared with 0,44% without WGF (Fig.2). Moreover, the sensibility of the
60
16
15
system is in the order of 10 spin/Gauss with WGF and 10 without WGF.
g=1,9900359
40
8
20Conclusion: Even if the spectra and results obtained with WGF stay0
comparable with what we obtained without WGF, we did not meet the
0
1
2
3
4
5
Magnetic Field at spin resonance (T)objectives we fixed. The first new system experimented here did not give us
more precised results, rather the opposite: greater error percentage and less
Determination of g-factor without
good sensibility.
WGF
140
The integration of the WGF inside the system isn’t perfectly precise and120
generates noises: the fabrication of a new cryostat especially made for the100
80
new system could be a possibility. Nevertheless, for a first approach the60
results give us positive signs.
40
g=1,9925366
20
References:[1] Wire-Grid Polarizing Film « WGFTM ». Asahi Kasei [online] consulted August 01, 2018.
Link:
http://www.asahi-kasei.co.jp/ake-mate/wgf/en/index.html[2] General Purpose Detectors. Millitech [online] consulted July 31, 2018. Link:
http://www.millitech.com/pdfs/specsheets/IS000026-DXP.pdf[3] K. Kozuki, T. Nagashima and M. Hangyo. (2011) Measurement of electron
paramagnetic resonance using terahertz time-domain spectroscopy. Optical Society ofAmerica, Vol. 19, No. 25.
29

0
0

1

2

3

4

5

Magnetic Field at spin resonance (T)Figure 2 - Resonance fields depending on different
frequencies, with and without WGF. Obtention of the gfactor from the slope of the trend line and the resonancecondition formula ℎ𝜈 = 𝑔µ𝐵 𝐵0

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第五回西日本強磁場科学研究会 （2018 年 9 月 6 日神戸大学）

タイトル：磁気トルク測定による FeSe の超伝導揺らぎ由来反磁性の精密評価
講演者：髙橋英幸 A，大道英二 B，太田仁 C，D 小川亮，D 鍋島冬樹，D 前田京剛
所属：A 神戸大学先端融合研究環，B 神戸大学大学院理学研究科，C 神戸大学分子フォトサイエン
ス研究センター，D 東京大学総合文化研究科
要旨：FeSeは伝導面のみからなる、最も単純な構造の鉄系超伝導体（Tc ~9 K）であり、発見当初から注目を集めてきた。近年では、純良な単結晶育成手法が確立し、その物性研究が加速している。この物質の特徴の一つとして、フェルミエネルギーに対する超伝導ギャップの大きさの比が1に近く、通常の超伝導体よりも非常に大きいことがあげられる。このような条件では、電子が弱い引力相互作用で対形成するBCS状態と、ボーズアインシュタイン凝縮（BEC）の中間的な状態（BCS-BECクロスオーバー）が実現する可能性がある。実際、磁気トルク測定などで、BCS-BEC
クロスオーバーに特徴的な巨大な超伝導揺らぎが観測されたとの報告もある[1]。しかし、最近の磁化測定[2] や高周波伝導度測定[3] では、大きな揺らぎは観測されておらず、それぞれ異なる結論が導かれている。
先行の磁気トルク測定では、ピエゾ抵抗検出型カンチレバーが用いられているが、我々はより定量性に優れる光干渉型変位検出に基づいた手法
で測定を行っている[4]。この手法では、カンチレバ
ーと光ファイバー間に光干渉計を構成することで変位測定を行う。複雑なキャリブレーションが不要
で、変位の絶対値を評価できるのが利点である。
図 1 に、結晶の c 軸から 23 度傾けて磁場を印加した際のトルク信号の温度依存性を示した。T/Tc>2
では、トルク信号に温度依存性はないが、それ以下の領域では有意な変化が観測された。変化が生じ始める温度は磁場印加に従い高温側へ移動していくのがわかる。このような振る舞いは、銅酸化物高温
超伝導体でも観測されている。超伝導揺らぎ由来の磁化率は、トータルの磁化率の 1%以下であり、先行の研究で観測されているような、約 10 %もの大きな信号は観測されていない。

図 1. FeSe の磁気トルクの温度依存性[1] S. Kasahara et al., Nat. Commun. 7, 12843 (2016).
[2] H. Yuan et al., Phys. Rev. B 96, 064501 (2017).
[3] F. Nabeshima et al., Phys. Rev. B 97, 024504 (2018).
[4] H. Takahashi et al., Appl. Phys. Express 9, 126701 (2016).
[5] L. Li et al., Phys. Rev. B 81, 054510 (2010).

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第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日神戸大学）

タ イ ト ル：S=1/2 歪 ん だ ダ イ ア モ ン ド 鎖 を 有 す る 銅 水 酸 化 物 Cu3(OH)2(OAc)2(H2O)x(2,6-NpSA)y (2,6-NpSA; 2,6-Naphtalehesulfonic Acid)のの 強 磁 場 ESR
講演者：齋藤佑 A,宮崎大輔 B, Khalif BenzidC, 大久保晋 B,C, 原茂生 A,櫻井敬博 A, 太田仁 A,B,C, 松
岡英一 B, 菅原仁 B, 藤田渉 D
所属：A 神戸大学 研究基盤センター、B 神戸大学 大学院理学研究科、C 神戸大学 分子フォトサ
イエンス研究センター、D 成蹊大学 理工学部
要旨：S=1/2 歪んだダイヤモンド鎖を有する化合物は、スピンフラストレーションと低次元性の効果から、多彩な基底状態をもつ系として理論的研究が先行して行われてきたが、そのモデル物
質は Azurite, Lindgranite, Alumoklyuchevskite と少ないため、実験的研究は後手を踏んでいる状態
である[1,2]。藤田らは、Azulite 様の銅水酸化物として Cu2+イオンが O2-を介してダイヤモンド鎖構造を有する Cu3(OH)2(OAc)2 が、種々の有機物をスペーサーとして隔てられた一連の物質の合成に成功し、報告している[3]。2,6-Naphtalehesulfonic Acid（2,6-NpSA）をスペーサーにもつ銅水酸化物 Cu3(OH)2(OAc)2 は、S=1/2 の歪んだダイヤモンド鎖を有し、磁化率の温度依存性は、ギャップをもつ振る舞いを示すことから、基底状態が Dimer であると期待されている[4]。これまでに我々は、このモザイク状態の試料によるサブミリ波 ESR 測定[5]、磁場中配向試料によるサブ
ミリ波 ESR 測定[6]を行い報告している。
今回、我々のグループが開発した高感度測定が可能な MEMS で作られたメンブレンによる力検出 ESR 測定装置を用いて、周波数領域 160 GHz から 260 GHz・測定温度 1.6K・最大印加磁場
15 T で ESR 測定を行った。また、分子研の UVSOR で遠赤外分光測定からゼロ磁場におけるギャップ観測を目的として実験を行った。その結果、ゼロ磁場ギャップが ~ 460 GHz をもつ ESR
モードを観測することに成功した。この ESR モードは HC ~ 17 T となる磁気相転移を示唆し、これは菊池らによる強磁場磁化測定における磁化の立ち上がりの 〜 15 T [8]に対応するものと考えられる。当日のポスターでは、この系の基底状態におけるスピン状態について考察する予定である。

[1] K. Okamoto et al., J. Phys: Cond. Mat. 15 (2003) 5979, H. Jeschke et al., Phys. Rev. Lett. 106(2011) 217201[2] H. Kikuchi et al., Phys. Rev. Lett. 94 (2005) 227201, idem, Phys. Procedia 75 (2015) 653, M.
Fujihala et al., J. Phys. Soc. Jpn. 84 (2015) 073702[3] W. Fujita et al., CrystEngComm 18 (2016) 8614
[4] 藤田渉、日本物理学会 第 72 回年次大会 概要集 (2017 年) ISSN 2189-079X 18aC31-4[5] 宮崎大輔 他、日本物理学会 第 72 回年次大会 概要集 (2017 年) ISSN 2189-079X
17pS-PS-29[6] 大久保晋 他、日本物理学会 2017 年 秋季大会 概要集 (2017 年) ISSN 2189-079X
23pE26-4[7] H. Takahashi et al., Rev. Sci. Inst. 89 (2018) 083905[8] 菊池彦光 他、日本物理学会 2016 年 秋季大会 概要集 (2016 年) ISSN 2189-079X
13aPS-75

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第五回
回西日本強磁磁場科学研究究会（2018 年 9 月 6 日

神戸大学
学）

タイト
トル：フラス
ストレート
ト磁性体 K2 Mn3(OH)2(VO( 4)2 の強強磁場 ESR
R 測定
C
講演者：原茂生 A，藤本雅哉 B，大久保晋，，櫻井敬博
博 A，齋藤佑 A，太田仁 CC，大塚大祐 D，佐藤博彦 D
所属：A 神戸大学研
研究基盤セン
ンター，B 神戸戸大学大学院
院理学研究科科，C 神戸大学
学分子フォトトサイエ
ンス研究
究センター，D 中央大学
学理工学部
High fieeld ESR meassurements of spin frustrateed magnet K2Mn3(OH)2(VVO4)2，Shigeoo Hara (Kobee Univ)
要旨：K2Mn3(OH)2(VVO4)2はMn2+（S = 5/2）の22 次元格子反強強磁性体であるる。本物質のM
Mn2+のネットワ
ワークは、

ダイヤモ
モンド鎖とカゴ
ゴメ格子に似たた特徴を含んででいる、マルチ
チカゴメストリップ格子を組組んでいることとから磁気的フラス
ストレーション
ンが期待されるる（図 1）[1]。大塚らによっって、この物質
質の磁化率の温温度依存性は報報告されており、3 T における逆磁逆磁化率の温度依
度依存性よりW
Weiss 温度はΘ = -375 K と見積見積もられていいる。50 K で反
反強磁性転
移すると
と報告されていいる。また転移移温度以下ではは、容易軸をa**軸とするN
Néel 秩序となっっていると報告
告されている [2]。
前回我我々は本物質のの磁気異方性をを調べる目的でで、単結晶試料料を用いたX
X-band ESR の角度依存性測の測定を行い、566 K に吸収線幅幅の極小が現現れる2 次元磁磁性体に特有なな角度依存性をを観測した [3]。
。
このことかからこの系が良
良い2 次元性をを持つ物質でああることが示さされた。
今回ははスピンダイナナミクスをより詳細に調べべる目的で、
X-ba
band
ならびに
にパルス磁場をを用いた高磁場
場 ESR 測定かから高周波数帯
帯での振る舞舞いを調べた。測定条件はX
X-band と40 GH
GHz から550 GHz
Gの周波数
数帯とパルス磁磁場を用いた最
最大16 T の磁
磁場で、30 枚のの単結晶をaa*方向に重ねたた試料を用いてて測定した。X
X-band ESR の測の定結果をを図2 に示す。
磁
磁化率で報告告されているTN = 50 K で共鳴
鳴磁場のシフ
フトと線幅がブブロードになるることが観測さされた。このこことよりミククロな観点かららも50 K でN
Néel 秩序化するることが明らか
かと
なった。
発表では
は、
より詳細な
なスピンダイナナミクスと磁気
気異方性についいて報告するる。

図2: X-band でののESR スペクトルの温温度依存性[1] J-H
H. Liao et al.,Actata Crystallogr. C52
2, 284 (1996)
図1: K2M
Mn3(OH)2(VO4)2のMn サイト

a*方向にに2 次元格子がが積層[[2] 大塚大祐ら, 2014年
2
日本物理理学会秋季大会
会講演概要集 第3分
3 冊 p312[3] 藤本雅哉
哉ら, 2016年 日本物理学会秋季大会 講演概要集 13aPS-62

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第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日神戸大学）

タイトル：２次元正方格子磁性体 Sr 2 MnO 2 Cl 2 の強磁場 ESR 測定 II
講演者：大久保晋 A，髙橋昭彦 B，太田仁 A，櫻井敬博 C，辻本吉廣 D，Su YuD，山浦一成 D
所属：A 神戸大学分子フォトサイエンス研究センター，B 神戸大学大学院理学研究科、C 神戸大学
研究基盤センター、D 物質・材料研究機構
要旨：量子性の観点から長らく低次元スピン系は注目を集めてきた。一方で、２次元正方格子は
銅酸化物超伝導体では注目されてきたが、これまで磁性体としてはどちらかと言えばあまり着目されていない。しかし、Mermin-Wagner-Berzinskii の定理に示される様に次元性による量子性は期待される。Sr2MnO2Cl2 はペロブスカイト構造をとるが、MnO による Mn2+の正方格子の面間はSr と Cl で大きく隔てられた構造をとり[2]、２次元正方格子磁性体のモデル物質と考えられる。
これまでに、帯磁率の温度依存性から Weiss 温度が+1.5K とほぼゼロに近く、比熱、μSR の結果から 2K まで長距離秩序化しないことが指摘されている[2]。我々はこれまでに粉末試料をお用いた強磁場 ESR で Mn の電子状態を報告してきた。今回は、磁気異方性を調べる目的で磁場中配向試料を作成し、強磁場 ESR 測定を行ったのでその結果について報告する。強磁場 ESR は、試料を透過した透過光を検出する方法で行った。測定温度範囲は 265K から 1.8K、周波数範囲は50GHz から 350GHz の範囲、磁場は最大 16T の範囲で測定を行った。
配向試料は磁場中で配向させたものと磁場中で印加磁場に垂直な垂直な方向に回転させて配向させたものの２種類を作成し、X 線回折により配向方向を決定した。その結果、c 軸に配向した試料と、c 軸垂直に配向した試料の作成に成功した。図１に磁化率の温度依存性を示す。粉末試料に現れる 25K 付近のブロードなピークは主にχc の寄与であることが明らかになった。また、
10K 以下の振る舞いから ab 面が容易軸であることが示唆される。240GHz の ESR スペクトルの御衣依存性からは、
H⊥c は共鳴磁場のシフト量は小さいが、H//c については、
80K 以下で低磁場シフトを示し、線幅のブロードニングが顕著に現れた。1.8K における周波数依存性から H//c で156GHz のゼロ磁場ギャップをもつ容易面型の異方性を示

図１

帯磁率の温度依存性し た 。 結 晶 構 造 か ら Mn-Mn の ス ピ ン 間 に はDzyaloshinsky-Moriya 相互作用はない。有限サイズで磁気双極子相互作用によるエネルギーを計算すると、この容易
面型異方性は磁気双極子相互作用から来ていることが明らかになった。その異方性エネルギーを𝐸! = 𝑁(𝜅! 𝛼 ! +𝜅! 𝛽 ! )とするとその大きさは𝜅! = 𝜅! = −4.366×10!! 𝑐𝑚 !!
と見積もられた。以上、から Sr2MnO2Cl2 は２次元正方格子磁性体の理想的モデル物質と考えられる。
[1] E. Dagoto et al., Rev. Mod. Phys. 66, 763 (1994).
[2] Y. Tsujimoto et al., Chem. Commun. 50, 5915 (2014).

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図２ 1.8K における H//c の ESR
スペクトルの周波数依存性

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第五回西日本強磁場科学研究会（2018 年 9 月 6 日神戸大学）

タイトル：神戸大学における多重極限 THz ESR
講演者：太田仁 A，大久保晋 A，髙橋英幸 B，大道英二 C，齋藤佑 D，原茂生 D，櫻井敬博 D
所属：A 神戸大学分子フォトサイエンス研究センター，B 神戸大学先端融合研究環，C 神戸大学大学院理学研究科，D 神戸大学研究基盤センター
要旨：Recent developments and applications of our multi-extreme THz ESR in Kobe will be shown. Our
multi-extreme THz ESR can cover the frequency region between 0.03 and 7 THz [1], the temperature
region between 1.8 and 300 K [1], the magnetic field region up to 55 T [1], and the pressure region up to
1.5 GPa [2] simultaneously. Recently we have developed the hybrid-type pressure cell, which consists of
the NiCrAl alloy inner cell, the Cu-Be alloy outer cell and the ceramic piston parts, and achieved 2.7 GPa[3]. Moreover, the developments of our micro-cantilever ESR [4] has also reached 1.1 THz [5]. Especially,
I will mainly focus on the recent developments of the torque magnetometry [6] and ESR [7]measurements using a commercially available membrane-type surface stress sensor, and the discovery of
the first-order pressure-induced transition at 1.85 GPa in the Shastry-Sutherland Model Compound
SrCu2(BO3)2 using our high-pressure THz ESR [8].
[1] H. Ohta et al., J. Low Temp. Phys. 2013, 170, 511.
[2] T. Sakurai et al., Rev. Sci. Inst. 2007, 78, 065107; T. Sakurai, J. Phys.: Conf. Series, 2010, 215,
012184.
[3] K. Fujimoto et al., Appl. Mag. Res. 2013, 44, 893; T. Sakurai et al., J. Mag. Res., 2015, 259,108; J.
Mag. Res., 2017, 280, 3 (Invited review).
[4] H. Ohta et al., AIP Conf. Proceedings 2006, 850, 1643; E. Ohmichi et al., Rev. Sci. Instrum. 2008, 79,
103903; E. Ohmichi et al., Rev. Sci. Instrum. 2009, 80, 013904; H. Ohta and E. Ohmichi, Appl. Mag.
Res. 2010, 37, 881; E. Ohmichi et al., J. Mag. Res. 2013, 227, 9; E. Ohmichi et al., Rev. Sci. Instrum.
2016, 87, 073904; E. Ohmichi et al., J. Inorganic Biochemistry 2016, 162, 160 (Invited paper).
[5] H. Takahashi, E. Ohmichi, H. Ohta, Appl. Phys. Lett. 2015, 107, 182405.
[6] H. Takahashi et al., J. Phys. Soc. Jpn. 2017, 86, 063002 (Editor's Choice).
[7] H. Takahashi et al., Rev. Sci. Intrum. 2018, 89, 036108[8] H. Ohta et al., J. Phys. Chem. B 2015, 119,13755 (Invited paper); T. Sakurai et al., J. Phys. Soc. Jpn.
2018, 87, 033701.

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