量子スピン液体の準粒子励起を反映した非平衡磁気ダイナミクス
| Project/Area Number |
19K03742
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Tohoku University (2021-2023)
Yokohama National University (2019-2020) |
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Principal Investigator |
那須 譲治 東北大学, 理学研究科, 准教授 (40610639)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2020: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 量子スピン液体 / 非平衡ダイナミクス |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では量子スピン液体における準粒子形成に係る過渡的なダイナミクスを調べることで、そのメカニズムを明らかにする。さらに準粒子の存在を確実なものとする実験方法を提案し、ポンプ・プローブ分光実験やパルス磁場実験などの実験グループと連携して、その検証への道筋を作る。準粒子形成プロセスという非平衡過程の新たな側面に着目することで、創発準粒子の存在実証だけでなく、それに由来した強相関非平衡系の新たな分野を開拓することができる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該研究課題では、磁性絶縁体で現れる量子スピン液体がもつ分数準粒子に由来する特異な性質が非平衡ダイナミクスにどのように現れるかを明らかにすることを目的にしている。量子スピン液体とは強い量子ゆらぎと相互作用によって極低温まで磁気秩序が抑制された量子状態である。それが持つ強い量子多体効果により、基底状態からの磁気励起は、あたかも物理的な自由度であるスピンが複数の準粒子へと分裂したかのように振る舞う。これは、分数準粒子と呼ばれる。キタエフ量子スピン液体では、マヨラナ粒子とバイゾンと呼ばれる複数の分数準粒子が現れる。本研究ではこの模型を主に実時間平均場近似法を用いて解析した。その結果、スピン励起が分数準粒子であるマヨラナ粒子によってスピンの変調なしに伝搬することや、スピンを伝搬するマヨラナ粒子は、不純物よりバイゾン励起に対して強く散乱されることを明らかにした。またバイゾン励起を局所磁場で制御する方法についても検討しており、局所磁場を実時間で印加することで、バイゾンを空間的に移動できることを見いだした。さらに印加磁場強度や印加領域の依存性も調査し、バイゾンを実時間で制御するための条件を系統的に調べた。その結果、バイゾンを移動させる磁場強度には閾値があり、それはマヨラナ粒子のトポロジカルな性質に依存することを見いだした。また、磁場印加領域を大きくしても、バイゾンを実時間で移動させることが可能であることを見いだした。
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Report
(5 results)
Research Products
(61 results)
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[Journal Article] The range of non-Kitaev terms and fractional particles in α-RuCl32020
Author(s)
Wang Yiping、Osterhoudt Gavin B.、Tian Yao、Lampen-Kelley Paige、Banerjee Arnab、Goldstein Thomas、Yan Jun、Knolle Johannes、Ji Huiwen、Cava Robert J.、Nasu Joji、Motome Yukitoshi、Nagler Stephen E.、Mandrus David、Burch Kenneth S.
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Journal Title
npj Quantum Materials
Volume: 5
Issue: 1
Pages: 14-14
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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