正および負ミュオンを用いたダイアモンド格子磁性体における新奇量子相の探索
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20K03864
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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 | Saga University |
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Principal Investigator |
山内 一宏 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (60444395)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鄭 旭光 佐賀大学, 理工学部, 教授 (40236063)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 幾何学的フラストレーション / 量子スピン液体 / ランダムシングレット状態 / ミュオンスピン回転／緩和実験 / 磁性 / ミュオンスピン回転／緩和法 / フラストレーション |
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| Outline of Research at the Start |
物質を構成するイオンが原子サイズのミクロな磁石として振る舞う物質を磁性体という。大多数の磁性体では、それらのミクロな磁石たちが互いに影響し合い（相互作用がはたらき）、ある空間配列パターンを持って秩序化する。我々の生活でも身近な磁石は磁性体の一種で、物質中のミクロ磁石たちが全て、あるいは、大多数が同じ方向を向き秩序化しているため、強力な磁力を持っている。ところが、フラストレート磁性体と呼ばれる一連の物質では秩序が生じず、これまでの磁性物理学の常識を覆すような振る舞いをしめす。本研究では、これまでフラストレート磁性研究の主流ではなかった、ダイアモンド格子磁性体と呼ばれる磁性体の詳細を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子多体系が示す興味深い量子相を探索し、理解することは現代物理学の重要な課題である。フラストレート磁性体は、そのような興味深い量子相の舞台として注目されている。ダイアモンド格子磁性体は、これまでフラストレート磁性の研究対象としては主流ではなかったが、近年はスパイラルスピン液体などの興味深いフラストレート磁性の存在が示されている。本研究では、ミュオンという素粒子を物質中に打ち込み、物質中のミュオンの振る舞いを見ることで磁性体の詳細を探る、ミュオンスピン回転／緩和法（μSR）という手法を用いて、ダイアモンド格子磁性体が示す興味深いフラストレート磁性の詳細を調べることを目的としている。
2022年度は、2021年度に行ったダイアモンド格子磁性体Cu1-xZnxRh2O4(x = 0.5)のミュオンスピン回転／緩和実験の結果の詳細な解析を行った。その結果、この物質の基底状態では、ミュオン位置に磁性体中の磁気モーメントが作る内部磁場が、現れては消えるという、特異な磁気状態が生じていることがわかった。この結果は、この物質の基底状態において、ランダムシングレット状態と呼ばれる状態が現れていることを示唆する結果である。ランダムシングレット状態は、フラストレート磁性体の分野で注目されている、量子スピン液体状態に近い状態である。このことは、ダイアモンド格子磁性体Cu1-xZnxRh2O4の磁性に、幾何学的フラストレーションの効果が顕著にあらわれていることを示している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新型コロナウイルス感染症の流行のため、海外のミュオン実験施設における実験は予定通りに行うことができなかった。しかし、昨年度得られたデータの最適な解析方法を見出すことができた。また、2023年度に新たな実験を予定しており、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
別の組成のダイアモンド格子磁性体Cu1-xZnxRh2O4を取り上げ、ミュオンスピン回転／緩和実験を行い、基底状態を比較する。この実験により、この物質群においてフラストレーションの効果が顕著であるかどうかを明らかにする。
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Report
(3 results)
Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Nuclear magnetic field in Na0.7CoO2 detected with μ－SR2020
Author(s)
Jun Sugiyama, Izumi Umegaki, Soshi Takeshita, Hiroya Sakurai, Shoichiro Nishimura, Ola Kenji Forslund, Elisabetta Nocerino, Nami Matsubara, Martin Mansson, Takehito Nakano, Ichihiro Yamauchi, Kazuhiko Ninomiya, M. Kenya Kubo, and Koichiro Shimomura
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 102
Issue: 14
Pages: 144431-144431
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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