Numerical study and applications of observation of the spin gap using prohibited transitions of the electron spin resonance

Research Project

Project/Area Number	25K07229
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
Research Institution	University of Hyogo
Principal Investigator	坂井徹兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (60235116)
Project Period (FY)	2025-04-01 – 2028-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2025)
Budget Amount *help	¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000) Fiscal Year 2027: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2026: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000) Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords	量子スピン系 / スピンギャップ / 電子スピン共鳴 / 量子スピン液体
Outline of Research at the Start	近年注目されるトポロジカル物質を特徴づけるスピンギャップと呼ばれるエネルギーギャップは、中性子散乱が最も有効な観測方法であるが、大掛かりな実験となることから、超強磁場や超高圧のような極限環境下での観測は困難である。一方、磁気励起の簡易な観測法として、電子スピン共鳴（ESR)があるが、スピンギャップはスピン量子数が異なる状態間の遷移であるため、スピンの保存則により、従来のESRでは禁制遷移となっている。しかし、スピンの保存則を破る相互作用がある場合には、これが許容遷移となり、極限環境下での観測が可能となる。本研究では、このような場合のESR選択則を求め、ESRによるスピンギャップ観測を目指す。