Oxygen is the only elementary molecule that carries a magnetic moment. Under high pressure, solid oxygen exhibits a variety of physical phenomena including structural transitions, magnetic transition, metallization, and superconductivity. At ambient pressure, solid oxygen is an antiferromagnetic at low temperature. Theory predicts that the magnetic collapse occurs before the transition into the superconducting ζ phase. Nevertheless, until now there was no report of a magnetic collapse at high pressure.
In this presentation, I introduce neutron diffraction study to clarify the magnetism of solid oxygen at high pressure. From the diffraction patterns, it was found that nonmagnetic or magnetically disorder occurs at 8 GPa, far below the pressure of the transition into ζ phase.
酸素は等核二原子分子の中で唯一磁気モーメントを持っている。高圧下で、固体酸素は構造相転移、磁気相転移、金属化や超伝導など、さまざまな物理現象を見せる。低温下で固体酸素は反強磁性である。高圧下では、超伝導状態を起こすζ相転移の前に磁性の消失が起こると理論予想されている。今まで高圧下で磁性の消失が起きたという実験の報告はなかった。
本発表では、高圧下での固体酸素の磁性を明らかにするために行われた中性子回折実験を紹介する。その回折パターンから磁性の消失または磁性の無秩序化が、ζ相転移を起こす圧力よりかなり低い8 GPaで起こることがわかった。