助成番号
研 究 成 果 報 告 書（国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）
研究テーマ（和文） ＡＢ

ナノデバイスへ応用可能なスピン液体状態下でのスピンカイラリティの制御

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Investigations of spin chirality on spin-liquid state in triangular spin tubes

研究氏
代表名
者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓）ミウラ名）ヨウコ

研究期間 Ｂ

２０１０ ～ ２０１１ 年

漢字 ＣＢ

三浦陽子

報告年度 ＹR

２０１１ 年

ﾛｰﾏ字 ＣＺ MIURA

YOKO

研究機関名

鈴鹿工業高等専門学校

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

鈴鹿工業高等専門学校 教養教育科（物理教室）・講師

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
これまで本申請者は正三角柱構造を持ったスピンナノチューブ CsCrF4 を作製し, その基底状態についての研究を進めてきた。本化合物は Cr3+イオンが磁性を担い, その正三角 Cr3 クラスターがねじれることなく一直線に繋がることでスピンチューブ構造を形作る。正三角形内ではスピン配列の幾何学的スピンフラストレーションが絶対零度まで保たれていると期待できる。実際，1.5 K までの比熱測定より磁気相転移は現れず, スピン液体状態が実現していることが明らかにしてきた。
そこで本申請研究では①同型化合物 α-KCrF4 を作製し, その基底状態を明らかにすること, ②Cr イオンを他のイオンに一部元素置換することによって, スピンカイラリティの制御が可能であるか検討した。その結果, ①α-KCrF4 では Cr3 クラスターが不等辺三角形となるため, スピンフラストレーションが解消し4.0 K で反強磁性長距離秩序を起こすことを発見した。その磁気状態はスピンカイラル秩序と極めて酷似しているため, スピンカイラリティの制御を行うには格子歪みが重要な役割を果たしていることが分かった。②磁性イオン Cr を非磁性イオン Al に一部置換した試料 CsCr1-xAlxF4 (x=0～0.06)を作製し, 正三角 Cr3
クラスターを局所的に歪ませる事によって幾何学的スピンフラストレーションの解消や, それに伴う不純物誘起磁気相転移の観測を試みた。詳細な X 線構造解析の結果によると, Al 置換によって格子歪みが起こっていることを突きとめたが, それに伴う, 新規な磁気相の発見には至らなかった。現在, α-KCr1-xAlxF4(x=0～0.10)の試料作製に成功したので, その磁気状態について詳しく調べている最中である。今後は格子歪みにさらに注目をして, スピンカイラリティの制御方法を確立したいと考えている。

キーワード ＦＡ

スピンチューブ

フラストレーション

不純物効果（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号

- 1 -

スピンカイラリティ

発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）

雑論文標題ＧＢ

Non-magnetic impurity effect on equilateral triangle spin tube CsCrF4

著者名 ＧＡ

YokoMiura,雑誌名 ＧＣ
Hirotaka Manaka

誌
ページ ＧＦ

雑012044 (1)～012044 (6)Journal of Physics: Conference Series

発行年 ＧＥ

20

論文標題ＧＢ

Exotic ground state in triangle spin tubes

著者名 ＧＡ

Hirotaka Manaka, 雑誌名 ＧＣ
Yoko Miura誌
ページ ＧＦ

012043 (1)～012043 (6)

1

1

巻号 ＧＤ

Journal of Physics: Conference Series

発行年 ＧＥ

201

1

巻号 ＧＤ

Effects of Geometrical Spin Frustration on Triangular Spin Tubes Formed in CsCrF4 andα-KCrF4

著者名 ＧＡ

HirotakaManaka,Toshiya Etoh, Yuta
Honda,Naoki
Iwashita, Kenichi
Ogata,
Norio 雑誌名 ＧJournal of the Physical Society of Japan
Terada,Toru Ｃ
Hisamatsu, Masakazu
Ito, Yasuo Narumi,Akihiro
Kondo,
Koichi Kindo, Yoko
Miura

誌

ページ ＧＦ

084714(1)～084714(11)発行年 ＧＥ2011

巻号 ＧＤ

著者名 ＨＡ図
書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

著者名 ＨＡ
図書

320

論文標題ＧＢ

雑書

320

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ- 2 -80

欧文概要 ＥＺ
We have already found equilateral triangular spin tubes made of CsCrF4, which consists of spin-liquid
ground state. The purpose of the present study is the investigations of ① ground state in the isomorphoustriangular spin tubes α-KCrF4, and ② the effect of non-magnetic impurity on the spin-liquid groundstate, by substituting Al3+ ions (S = 0) for Cr3+ ions (S = 3/2) in CsCr1-xAlxF4 in order to control thespin chirality. As a result, ① antiferromagnetic long-range order occurred at 4.0 K because
superexchange interactions in each non-equilateral triangle lost their equilibrium below 4.0 K. Suchspin state resembles the spin chiral order. Thus, we suspect that distortion of triangular plane may
play an important key role in the control of the spin chirality. Furthermore, ② from X-ray diffraction
measurements, the triangular plane becomes partially distorted but no new magnetic state appears. In
future, we further performed on α-KCr1-xAlxF4, as similar to CsCr1-xAlxF4 because we will establish thecontrol of spin chirality by the distortion of the triangular plane.

- 3 -