金属微粒子中の伝導電子の軌道運動のエネルギー準位が離散的であることから、バルクな金属とは異なった性質が現われる。本研究は、離散的な準位をもつ固有状態の性質が、不純物スピンによるスピン散乱や、重い不純物によるスピン軌道相互作用にどのように影響されるかを調べることを目的とする。
前年度までに、核磁気共鳴のナイトシフトをプローブとして、伝導電子のスピン帯磁率を測定した。離散準位は偶数この電子をもつ微粒子のスピン帯磁率を低下させる働きをするが、ナイトシフトはスピン帯磁率に比例するため、離散準位の情報を得ることができる。銅微粒子に、スピン散乱体としてマンガンを、スピン軌道散乱隊として金を不純物として導入し、いずれの場合にも、離散準位の効果が失われ、スピン帯磁率はバリクの値の回復することが分かった。これらの結果は、非弾性散乱であるスピン散乱の場合は、寿命幅によって離散性が失われるとして、また、弾性散乱であるスピン軌道散乱の場合は、上向きと下向きのスピン状態の混合として説明できた。
本年度は、ヘリウム希釈冷凍機を用いた低温で、同じ系の核スピン・格子緩和時間を測定し、非弾性散乱と弾性散乱の相違を明かにすることを試みた。金不純物の場合には、緩和時間は純粋な銅微粒子と同様、低温での緩和時間は極めて長かったが、マンガン不純物の場合にはバルクの値に近い、短い緩和時間が観測された。これらの結果は、スピン帯磁率の異常の消滅について考えたモデルを支持するものである。
なお、スピン格子緩和時間の測定値にはかなり大きな誤差があるので、最終年度である次年度には、試料の量を増やし、スペクトロメータの信号雑音比を改善して、測定精度を上げ、本研究の仕上げとしたい。