Development of novel low-dimensional quantum spin systems imitating natural reactions in the Kamchatka Peninsula

• Project/Area Number: 24K21536
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 藤原 理賀 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (60722840)
• Project Period (FY): 2024-06-28 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2026: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2025: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2024: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
• Keywords: 低次元量子スピン系 / フラストレーション / 人工銅鉱物 / 低温合成 / カムチャツカ半島

Outline of Research at the Start

本研究の目的は、新しい低次元量子スピン系の開拓を目指した物質探索指針の確立である。カムチャツカ半島で銅鉱物が生成される自然反応の模擬・進化により新物質群を創製し、それらのスピン状態を量子ビーム実験により観測する事で、新奇量子状態を示す新しい低次元量子スピン系物質の発見に至る。複数のカムチャツカ半島産銅鉱物が低次元量子スピン系として見出されており、それらが共通した特徴を有する事が判明した。その共通点から自然反応モデルを構築し、さらにこの地域には存在しない元素を組み込む事で、新物質群を創製する。