岡山県産鉱物「逸見石」が示す新奇な磁性 -特徴的な結晶構造が量子力学的なゆらぎを生み出す―

天然の逸見石結晶

東北大学
岡山大学
東京工業大学
高エネルギー加速器研究機構
福井大学
神奈川県立産業技術総合研究所

概要

我が国ではこれまで140種類を超える多くの新鉱物が発見されていますが、サンプルの稀少さから、固体物理学の視点で物性研究をした例は多くありません。東北大学多元物質科学研究所 山本孟助教、坂倉輝俊助教、木村宏之教授らの研究グループは、岡山県高梁市布賀鉱山で産出する逸見石が量子力学的なゆらぎの強い磁性体であることを、放射光や理論計算、極低温物性測定を用いて発見しました。高い精度で結晶構造を解析できる放射光X線回折により、逸見石が従来の報告とは異なる結晶構造を持つことが明らかとなりました。今回決定した結晶構造と理論計算から、逸見石は量子力学的なゆらぎが強く現れる磁気スピン格子の性質を持つことが分かりました。この発見は、稀少さのために磁性研究の舞台に上がることが少なかった「日本産新鉱物」に注目するという、新しい視点を持った研究成果です。

本研究成果のポイント

◆岡山県で産出する逸見石(へんみいし)が量子力学的なゆらぎの強い反強磁性体であることを、放射光や理論計算、極低温物性測定を用いて発見しました。
◆ 放射光X線回折実験により、逸見石が従来の報告とは異なる結晶構造を持つことが分かりました。
◆今回決定した結晶構造が、量子力学的な特徴の出現の鍵になることを突き止めました。
◆量子力学の効果が強く現れる低次元磁性体は、量子コンピュータなどへの応用が期待されています。

本成果は2021年10月13日(米国時間)にPhysical Review Materials誌でオンライン公開されました。

詳しくは  プレスリリース  をご参照ください。