Technical Report of ISSP Ser. A: Number 2790

Abstract

The high-field magnetization process of an one-dimensional S = 1/2 trimer system, 3CuC12 2dioxane, is studied on powder samples using a pulse magnet up to 30 T between 1.5 K and 9 K. The magnetization increases nonlinearly and saturates around 15 T, characteristic of low-dimensional Heisenberg antiferromagnets. The magnetization data are consistent with a previously proposed model in which ferromagnetic trimers composed of three S = 1/2 spins are weakly coupled antiferromagnetically to form a S = 3/2 antiferromagnetic chain. Based on this model, the antiferromagnetic intratrimer interaction is directly derived as J(sub AF) = - 16.2 K. However, the observed magnetization curve suggests that a composite spin system consisting of three S = 1/2 spins has more of a quantum nature than does a genuine S = 3/2 system, because the ferromagnetic intratrimer interaction is not sufficiently strong.

1次元S=1/2、3量体系3CuC12・2ジオキサンの高磁場磁化過程を、1.5K-9Kの間で30Tまでのパルス磁石を用いてパウダーサンプルについて調べた。磁化は非線形的に増加し、15T辺りで飽和した。これは低次元ハイゼンベルク反強磁性体の特性である。この磁化データは、3つのS=1/2スピンから成る強磁性3量体がS=3/2反強磁性鎖を形成するために弱く反強磁性的に結合しているという前に提案したモデルと一致している。このモデルに基づいて、反強磁性3量体間相互作用は直接的にJAF=-16.2Kと導出される。しかし、観測磁化曲線は、強磁性3量体間相互作用が十分強くないため、3つのS=1/2スピンから成る複合スピン系が完全なS=3/2系より量子的性質をもっていることを示唆している。