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局所相関の強いスピン液体と相互作用する遍歴電子系における伝導特性の数値的研究

Research Project

Project/Area Number 11J09023
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(理論)
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

石塚 大晃  東京大学, 大学院工学系研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2011 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords磁性 / 強相関系
Research Abstract

本年度は、これまでに作成したコードを用いて(1,2)パイロクロア格子および(3,4)カゴメ格子上の近藤格子模型の解析を行った。また、(5)これまでのコードを拡張し、面心立方格子上のハイゼンベルグスピン近藤格子の解析も行った。最後に、これまでの成果を論文にまとめた。
(1)スピンクラスター相の発見 : パイロクロア格子上のイジングスピン近藤格子模型の解析をさらに進め、本年度は特に強結合極限に注目した解析を行った。摂動計算に基づいた有効スピン模型、および近藤格子模型に対する解析を行い、このモデルがスピンクラスター形成を伴う中間相を生じることを示した。さらに、このスピンクラスター相がスピンホール効果を生じることを見出した。
(2)パイロクロア格子近藤格子摸型の有効スピン模型 : 上記(1)の模型に対して弱結合側に対応する有効スピン模型を解析した。そして、近藤格子模型の相図がこの模型によって半定量的に再現できることを確認した。
(3)ループ液体状態の発見 : カゴメ格子上のイジングスピン近藤格子模型について、スピン電荷相互作用がバンド幅と等しい程度の領域に注目して、モンテカルロ法を用いた解析を行った。その結果、この領域においそ、分数磁化を有し、majority spinによるループで特徴付けられる特殊な中間状態(ループ液体状態)が生じることを示した。
(4)カゴメアイス絶縁体の安定性 : 昨年度発見したカゴメアイス絶縁体の安定性を数値的に評価した。そして、カゴメアイス絶縁体相、幅広いキャント角、および3次元性にたいしても一定の安全性を有することを示した。
(5)面心立法格子における磁場中相転移 : 面心立法格子上の古典的ハイゼンベルグスピン近藤格子模型を解析した。そして、磁場中における強磁性・常磁性相転移近傍において、スピンの熱揺らぎの特異的な発達を見出した。これは、伝導電子との結合を通じて伝導特性に大きな影響を与える可能性がある。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2014 2013 2012 2011

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (19 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Polynomial expansion Monte Carlo study of frustrated itinerant electron systems : application to a spin-ice type Kondo lattice model on a pyrochlore lattice2013

    • Author(s)
      H. Ishizuka, M. Udagawa, and Y. Motome
    • Journal Title

      Comput. Phys. Commun.

      Volume: 184 Issue: 12 Pages: 2684-2692

    • DOI

      10.1016/j.cpc.2013.07.009

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  • [Journal Article] Spontaneous spacial inversion symmetry breaking and spin Hall effect in a spin-ice double-exchange model on a pyrochlore lattice2013

    • Author(s)
      H. Ishizuka and Y. Motome
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 88 Issue: 10

    • DOI

      10.1103/physrevb.88.100402

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      2013 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Loop liquid in an Ising-spin Kondo lattice model on a kagome lattice2013

    • Author(s)
      H. Ishizuka and Y. Motome
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 88 Issue: 8

    • DOI

      10.1103/physrevb.88.081105

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      2013 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Thermally-induced phases in an Ising Kondo lattice model on a triangular lattioe : partial disorder and Kosterlitz-Thouless state2013

    • Author(s)
      H. Ishizuka and Y. Motome
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 87 Issue: 15

    • DOI

      10.1103/physrevb.87.155156

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  • [Journal Article] Quantum Anomalous Hall Effect in Kagome Ice2013

    • Author(s)
      H. Ishizuka, Y. Motome
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 87 Issue: 8

    • DOI

      10.1103/physrevb.87.081105

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    • Author(s)
      H. Ishizuka, Y. Motome
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 109 Issue: 23

    • DOI

      10.1103/physrevlett.109.237207

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      2012 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Magnetic Order and Charge Disproportionation in a Spin-ice type Kondo Lattice Model : Large Scale Monte Carlo Study2012

    • Author(s)
      H. Ishizuka, M. Udagawa, Y Motome
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 81 Issue: 11 Pages: 113706-113706

    • DOI

      10.1143/jpsj.81.113706

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      2012 Annual Research Report
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  • [Journal Article] rtial Disorder in an Ising-Spin Kondo Lattice Model on a Triangular Latti2012

    • Author(s)
      H. Ishizuka, Y. Motome
    • Journal Title

      Physical Review Latters

      Volume: 108 Issue: 25

    • DOI

      10.1103/physrevlett.108.257205

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      2012 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Application of polynomial-expansion Monte Carlo method to a snin-ice Kondo lattice model2012

    • Author(s)
      H. Ishizuka, M. Udagawa, Y Motome
    • Journal Title

      Journal of Physics : Conference Series

      Volume: 400 Issue: 3 Pages: 32027-30

    • DOI

      10.1088/1742-6596/400/3/032027

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    • Author(s)
      Masafumi Udagawa, Hiroaki Ishizuka
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 108 Issue: 6 Pages: 66406-66406

    • DOI

      10.1103/physrevlett.108.066406

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      2011 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Quantum Monte Carlo study of molecular polarization and antiferroelectric ordering in squaric acid crystals2011

    • Author(s)
      Hiroaki Ishizuka, Yukitoshi Motome
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 84 Issue: 6 Pages: 6-6

    • DOI

      10.1103/physrevb.84.064120

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      2011 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Quantum Monte Carlo Study of the Transverse Field Ising Model on a Frustrated Checkerboard Lattice2011

    • Author(s)
      Hiroaki Ishizuka, Yukitoshi Motome
    • Journal Title

      Journal of Physics : Conference Series

      Volume: 320 Pages: 6-6

    • DOI

      10.1088/1742-6596/320/1/012054

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      2011 Annual Research Report
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  • [Presentation] Spin-cluster Formationa and Spin・Hall Effect in a Pyrochlore Magnet2014

    • Author(s)
      H. Ishizuka and Y. Motome
    • Organizer
      APS March Meeting 2014
    • Place of Presentation
      デンバー、アメリカ合衆国
    • Year and Date
      2014-03-05
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Loop-liquid State in an Ising-spin Kondo Lattice Model on a Kagome Lattice2014

    • Author(s)
      H. Ishizuka and Y. Motome
    • Organizer
      APS March Meeting 2014
    • Place of Presentation
      デンバー、アメリカ合衆国
    • Year and Date
      2014-03-03
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] カゴメ格子イジング近藤格子模型におけるループ液体状態2013

    • Author(s)
      石塚大晃、求幸年
    • Organizer
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学、徳島県
    • Year and Date
      2013-09-27
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Monte Carlo study of spin-ice type Kondo lattice models2013

    • Author(s)
      H. Ishizuka, M. Udagawa, and Y. Motome
    • Organizer
      Emergent Quantum Phenomena in Condensed Matter
    • Place of Presentation
      東京大学物性研究所、千葉県
    • Year and Date
      2013-06-03
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      2013 Annual Research Report
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  • [Presentation] スピンアイス二重交換模型における自発的対称性の破れ2013

    • Author(s)
      石塚大晃、 求幸年
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学、 広島県
    • Year and Date
      2013-03-29
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] um criticality and fractional charge excitations in itinerant ice-rule sy2013

    • Author(s)
      M. Udagawa, H. Ishizuka, Y. Motome
    • Organizer
      American Physical Society March Meeting 2013
    • Place of Presentation
      ボルチモア、 アメリカ合衆国
    • Year and Date
      2013-03-20
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  • [Presentation] Dirac Half-Metal in a Triangular Ferrimagnet2013

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      H. Ishizuka and Y. Motome
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      American Physical Society March Meeting 2013
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      ボルチモア、 アメリカ合衆国
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      2013-03-19
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      ボルチモア、 アメリカ合衆国
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      2013-03-19
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      横浜国立大学、 神奈川県
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      石塚大晃、 求幸年
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      日本物理学会2012年秋季大会
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      横浜国立大学、 神奈川県
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      2012-09-21
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      石塚大晃、 求幸年
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      2012-09-21
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      横浜国立大学、 神奈川県
    • Year and Date
      2012-09-21
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      2012 Annual Research Report
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      日本物理学会2012年秋季大会
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      横浜国立大学、 神奈川県
    • Year and Date
      2012-09-20
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  • [Presentation] Monte Carlo study of frustrated Ising-spin Kondo lattice models : Partial disorder and Kosterlitz-Thouless transition2012

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      H. Ishizuka, Y. Motome
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      International Workshop on Recent Developments of Studies on Phase Transitions 2012
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      東京大学、 東京都(招待講演)
    • Year and Date
      2012-06-19
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  • [Presentation] 三角格子上のイジングスピン近藤格子模型における部分無秩序状態2012

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      兵庫県、関西学院大学
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    • Organizer
      American Physical Society March Meeting 2012
    • Place of Presentation
      アメリカ合衆国、ボストン
    • Year and Date
      2012-02-29
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      石塚大晃、宇田川将文、求幸年
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      日本物理学会2011年秋季大会
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      富山県、富山大学
    • Year and Date
      2011-09-22
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      宇田川将文、石塚大晃、求幸年
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山県、富山大学
    • Year and Date
      2011-09-22
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      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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