Quantum phenomena in spin dynamics and neutron scattering

• Project/Area Number: 19740215
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: MASUDA Takatsugu Yokohama City University, 大学院・国際総合科学研究科, 准教授 (90313014)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,630,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2008: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2007: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
• Keywords: 中性子散乱 / 一次元XXZ反強磁性体 / 人工的酸素分子磁性体 / 量子フェリ磁性体 / 磁性 / 量子フェリ磁性

Research Abstract

ミクロな世界では、量子力学の法則に従った独特な現象が存在する。有名なものでは、ボーズ凝縮、朝永ラッティンジャー液体、量子相転移などがあり、専門的には準粒子励起の混成がある。これらの量子現象は、磁場中の低次元磁性体のスピン・ダイナミクスにおいて観測することが可能であるが、従来、磁場の強さ不足のために実験が困難な例が多かった。本研究では、磁場のエネルギースケールに見合った小さな磁気的エネルギーの物質を探索することで、相対的な超強磁場を実現し、その上でスピン・ダイナミクスに現れる種々の量子現象を、中性子散乱技術を用いて観測することを目的としていた。私は、本目的に沿った研究を、一次元XXZ反強磁性体BaCo2V2O8、人工的酸素分子磁性体CPL-1、量子フェリ磁性体Cu2Fe2Ge4O13,など様々な物質において行った。その結果、擬ラッティンジャー流体におけるスピン密度波的秩序状態、軟らかなフレームワーク上におけるエキゾチックなスピンダイマー励起、ランダム磁場下におけるダイマー励起など、興味深い現象を実験的に観測することに成功した。

Research Products

• [Journal Article] Simulation of time of flight experiment in Cu2Fe2Ge4O13 (2009)
  • Author(s): T. Masuda
  • Journal Title: Nucl. Inst. Meth. A 600, 232 Pages: 5-5
• [Journal Article] Magnetic Excitation in Artificially Designed Oxygen Molecule Magnet (2008)
  • Author(s): T. Masuda, S. Takamizawa, K. Hirota, M. Ohba, and S. Kitagawa, J.
  • Journal Title: Phys. Soc. Jpn. 77, 083703 Pages: 4-4
  • NAID: 110006914820
• [Journal Article] Longitudinal Spin Density Wave Order in a Quasi-1D Ising-like Quantum Antiferromagnet (2008)
  • Author(s): S. Kimura, M. Matsuda, T. Masuda, S. Hondo, K. Kaneko, N. Metoki, M. Hagiwara, T. Takeuchi, K. Okunishi, Z. He, K. Kindo, T. Taniyama, and M.
  • Journal Title: Itoh, Phys. Rev. Lett. 101, 207201
• [Journal Article] Raman scattering from the spin-gap mode in the Ni-doped spin-Peierls compound CuGeO3 (2008)
  • Author(s): T. Sekine, T. Kaneko, H. Kroe, and T. Masuda
  • Journal Title: Phys. Rev. B 78, 134409 Pages: 10-10
• [Journal Article] Magnetic Excitation in Artificially Designed Oxygen Molecule Magnet (2008)
  • Author(s): T. Masuda, S. Takamizawa, K. Hirota, M. Ohba, and S. Kitagawa
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. 77 Pages: 83703-83703
  • NAID: 110006914820
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Longitudinal Spin Density Wave Order in a Quasi-1D Ising-like Qua ntum Antiferromarinet (2008)
  • Author(s): Kimura, M. Matsuda, T. Masuda, S. Hondo, K. Kaneko, et.al.
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett 101 Pages: 207201-207201
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Raman scattering from the spin-gap mode in the Ni-doped spin-Pei erls compound CuGeO_3 (2008)
  • Author(s): T. Sekine, T. Kaneko, H. Kroe, and I Masuda
  • Journal Title: Phys. Rev. B 78 Pages: 134409-134409
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Indirect magnetic interaction mediated by spin dimer in Cu2Fe2Ge4O13 (2007)
  • Author(s): T. Masuda, K. Kakurai, M. Matsuda, K. Kaneko, and N. Metoki
  • Journal Title: Phys. Rev B 75, 220401 Pages: 4-4
• [Journal Article] Synthesis of Double-Layer Perovskite Fluoride K3Cu2F7 with Spin Gap and Orbital Order (2007)
  • Author(s): H. Manaka, Y. Miyashita, Y. Watanabe, and T. Masuda, J.
  • Journal Title: Phys. Soc. Jpn. 76, 044710 Pages: 3-3
  • NAID: 130005296771
• [Journal Article] Scaling of dynamic spin correlations in BaCu2 (Si0.5Ge0.5) 2O7 (2007)
  • Author(s): A. Zheludev, T. Masuda, G. Dhalenne, A. Revcolevschi, C. Frost, and T. Perring
  • Journal Title: Phys. Rev. B 75, 054409 Pages: 5-5
• [Journal Article] Excitations from a Bose-Einstein Condensate of Magnons in Coupled Spin Ladders. (2007)
  • Author(s): V. Garlea, A. Zheludev, T. Masuda, H. Manaka, L.-P. Regnault, E. Ressouche, B. Grenier, J.-H. Chung, K. Habicht, K. Kiefer, and M. Boehm
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. 98, 167202 Pages: 4-4
• [Journal Article] Indirect magnetic interaction mediated by spin dimer in Cu2Fe2Ge4O13 (2007)
  • Author(s): T.Masuda, 他
  • Journal Title: Physical Review B 75
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Excitations from a Bose-Einstein Condensate of Magnons in Coupled Spin Ladders (2007)
  • Author(s): V.Garlea, 他(益田は第3著者)
  • Journal Title: Physical Review Letters 98
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Scaling of dynamic spin correlations in BaCu2(Si0.5Ge0.5)2O7 (2007)
  • Author(s): A.Zheludev, 他(益田は第二著者)
  • Journal Title: Physical Review B 75
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 低次元量子スピン系の実験的研究 (2009)
  • Author(s): 益田隆嗣
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 立教大学
  • Year and Date: 2009-03-29
• [Presentation] S=1/2擬一次元XXZモデル物質BaCo2V2O8の磁場中磁気励起 (2009)
  • Author(s): 本堂英、益田隆嗣他
  • Organizer: 日本物理学会第64回年次大会
  • Place of Presentation: 立教大学
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] Magnetic excitation in artificially designed oxygen molecule magnet (2009)
  • Author(s): 益田隆嗣
  • Organizer: 米国物理学会March meeting
  • Place of Presentation: ピッツバーグコンベンションセンター
  • Year and Date: 2009-03-17
• [Presentation] S=1/2擬一次元反強磁性XXZモデル物質BaCo2V2O8のゼロ磁場磁気励起 (2008)
  • Author(s): 本堂英、益田隆嗣他
  • Organizer: 日本中性子科学会第8回年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2008-12-01
• [Presentation] S=1/2擬一次元反強磁性XXZモデル物質BaCo2V2O8のゼロ磁場磁気励起 (2008)
  • Author(s): 本堂英、益田隆嗣他
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2008-09-21
• [Presentation] 二次元正方格子反強磁性体Ba2MnGe2O7の磁性 (2008)
  • Author(s): 北岡修、益田隆嗣他
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2008-09-20
• [Presentation] 酸素吸着磁性体の中性子散乱 (2008)
  • Author(s): 益田隆嗣
  • Organizer: 先進機能材料若手ワークショップ
  • Place of Presentation: 電力中央研究所
  • Year and Date: 2008-07-18
• [Presentation] 量子フェリ磁性体Cu2Fe2Ge4O13のCuダイマー励起の観測 (2008)
  • Author(s): 益田 隆嗣, 他
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 近畿大学