【本学研究者情報】

〇多元物質科学研究所　助教　山本孟
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 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^（注１）の強い反強磁性体^（注２）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^（注３）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。

【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^（注４）」に注目するという、新しい視点を持った研究成果です。

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。

同研究グループには他に、岡山大学異分野基礎科学研究所Harald O. Jeschke特任教授、東北大学 壁谷典幸助教、落合明名誉教授、野田幸男名誉教授、福井大学 遠赤外領域開発センター、石川裕也助教、藤井裕准教授、高エネルギー加速器研究機構（KEK）物質構造科学研究所 佐賀山基准教授、岸本俊二特別教授、東京工業大学 科学技術創成研究院 東正樹教授、重松圭助教（以上2 名は神奈川県立産業技術総合研究所併任）が参加しました。

【用語解説】

注1. 量子力学的なゆらぎ：熱ではなく量子力学的な効果によって磁気スピンがゆらぐこと。絶対零度においてもスピンがゆらぐものは量子スピン液体と呼ばれ、近年注目を集めている。

注2. 反強磁性体：結晶中で隣接する磁気スピンが反平行に並んだ物質。

注3. 放射光X線回折実験：結晶構造を調べる手法。放射光X線を試料に照射し、回折強度を測ることで原子の並び方や原子間の距離を決定する。この実験を行ったフォトンファクトリーは、高エネルギー加速器研究機構(KEK)のつくばキャンパスにある放射光施設。

注4. 日本産新鉱物：日本において初めて確認された鉱物。

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学 多元物質科学研究所
担当：山本 孟（やまもと はじめ）
電話：022-217-5355
E-mail：hajime.yamamoto.a2*tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学 多元物質科学研究所 広報情報室
電話：022-217-5198
E-mail：press.tagen*grp.tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）