半世纪に渡るコバルト酸化物の谜を解き明かす 世界最强クラスの超强磁场で见つかった新たな电子?磁気状态
今回解明されたコバルト酸化物（尝补颁辞翱3）の磁场温度相図と、各相におけるスピン状态配列の予想模式図
低温?低磁场领域ではすべてのコバルトイオンが低スピン状态にあります。温度が上がると、中间スピンもしくは高スピン状态がランダムに占有され始めます。100テスラ以上の强磁场をかけると、中间スピン?高スピンの数が増え、空间的にも整列すると考えられます（右上）。このとき、中间スピン?高スピン状态に付随する轨道状态が整列すると予想されます。さらに温度を下げると、别の空间的整列パターンを持つスピン状态?轨道状态が実现する可能性があります（右下）。
© 2016 Akihiko Ikeda.
东京大学物性研究所の池田暁彦助教、松田康弘准教授、茨城高等専门学校の佐藤桂辅准教授らの研究グループは、世界最强クラスの磁场を用いて、コバルト酸化物の新しい电子?磁気状态である「スピン状态秩序相」を発见しました。本成果はコバルト酸化物の基本的な性质を明らかにするもので、今后の微小なスイッチなどのデバイスの开発に大きく役立つと期待されます。
コバルトのような迁移金属の酸化物には、电子が复数の状态を示すことのできる性质（自由度）として电荷（正负）やスピン（上下）が存在します。これらの自由度が强く相関し合うことで、酸化物が多彩な性质を示すようになるため大変注目されています。コバルト酸化物中には「スピン状态」というユニークな自由度がありますが、その协同的な运动には未解明な点が多く、この谜は固体物理最大の难问の一つとされ、その解明に半世纪に渡る挑戦が続けられていました。
今回、研究グループでは、コバルト酸化物で「スピン状态」が空间的に整列した「スピン状态秩序相」が超强磁场领域に広がっていることを明らかにしました。これは、100テスラ以上という世界最强クラスの磁场を発生できる装置を用いることで得られた成果で、100テスラとは最强の永久磁石であるネオジウム磁石が発生する磁场の约100倍程の磁场です。
「前人未踏の测定领域で研究することの醍醐味は、よく知られた物质や现象を対象としても新しい発见が期待できるところです。研究をはじめた时は手探りでなかなか面白い现象を発见できませんでしたが、あるとき、普通は温度を下げると新しい现象が见つかることが多いですが、逆に温度を上げて测定したらどうだろう？と思いつきました」と池田助教は话します。「すると、半世纪も知られていなかった新しい电子?磁気状态を発见しました。今回発见した「スピン状态秩序相」には未だ不明な点が多いので、今后さらなる未踏测定领域にチャレンジし、その本质を明らかにしたいと思っています」と続けます。
本成果は米国科学誌「Physical Review B (Rapid Communication)」のオンライン版（6月6日）で公開されました。また、同誌のEditors’ Suggestion（注目論文）にも選出されました。
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论文情报
, "Spin state ordering of strongly correlation LaCoO3 at ultrahigh magnetic fields", Physical Review B (Rapid Communication) Online Edition: 2016/06/06 (Japan time), doi:10.1103/PhysRevB.93.220401.
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