Last updated: Apr. 14, 2010
◆◆ 27Alの核スピン磁化のキュリ－常磁性 ◆◆
核スピン磁気モーメントは電子スピン磁気モーメントに比べて1000分の1程度の大きさしかありません。 加えて核の局在性が良いために核スピン間の相互作用は非常に小さく、 核スピン系は理想的なキュリー常磁性を示すことが期待されます。 しかしそのキュリー定数は電子スピン系に比べて約100万分の1と大変小さいために、 その常磁性磁化を測定することは容易ではありません。
当研究室ではキャパシタンス式磁力計を用いてAl-Si(2%)合金中の 27Al核スピンによるキュリー常磁性磁化の高精度の測定に成功しました。 用いた試料は高純度（6N）の原料から作製したもので、ドハース・ファンアルフェン振動を抑えるためにSiを少量ドープしてあります。 キャパシタンス式磁力計は市販のSQUID磁束計よりも低温、高磁場での高感度の磁化測定ができることが特徴で、 この実験では希釈冷凍機を用いて最低温度50 mK、最大磁場10 Tの範囲で磁化測定を行いました。
図は3,5,10 Tの各磁場における磁化率の温度変化部分を表示しています。 この磁場・温度領域では磁性不純物（電子スピン）による磁化は飽和していると考えられますから、 実験で得られた磁化の温度変化は核スピンの寄与によるものと言えます。 実際、破線は核スピンキュリー磁化率の計算値ですが実験とよく一致していることがわかります。
核スピン磁化率が理想的なキュリー則を示す性質は温度計として利用することができます。 「核スピン温度計」は従来、超低温弱磁場領域で使用されることが多かったのですが、 今回の実験の結果、希釈冷凍機温度領域（数10 mK-1 K）での高磁場下の1次温度計としても利用できることが期待されます。
