2007 Fiscal Year Annual Research Report
スピン・電荷・格子複合系における幾何学的フラストレーションと機能
| Project Area | Novel States of Matter Induced by Frustration |
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| Project/Area Number |
19052008
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
香取 浩子 The Institute of Physical and Chemical Research, 高木磁性研究室, 専任研究員 (10211707)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 英典 独立行政法人理化学研究所, 高木磁性研究室, 主任研究員 (40187935)
松田 雅昌 日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (90260190)
東 正樹 京都大学, 化学研究所, 准教授 (40273510)
求 幸年 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (40323274)
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| Keywords | フラストレーション / 磁気秩序 / 電荷秩序 / 軌道秩序 / スピン液体状態 |
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| Research Abstract |
多自由度複合系フラストレート物質の探索及び物性測定を主に研究を行い、以下のことを明らかにした。
1.ハイパーカゴメ構造を形成するS=1/2 3次元磁性体Na_4Ir_3O_8においてスピン液体状態が実現することを発見した。低温比熱の温度に対するT^2依存性は、この系の液体状態のスピン励起が極めて異常なものであることを示唆している。
2.逐次磁気相転移(転移点T_<N1>>T_<N2>)を示す磁気フラストレート物質GeNi_2O_4について、T_<N1>以下ではカゴメ格子上に位置するスピンのみが反強磁性秩序化し、T_<N2>以下で三角格子上のスピンも反強磁性秩序化することを明らかにした。この磁気秩序形成は、第四近接交換相互作用が最も大きいことに由来し、e_g軌道のスピンの特異性が起源であると考えられる。
3.磁気フラストレート物質GeCo_2O_4では反強磁性転移と同時に構造相転移が起こるが、その際に生じる結晶ドメインを一軸圧力で制御することにより、基底状態での磁気構造を明らかにした。
4.電荷・磁気フラストレーションが共存するInFe_2O_4において、230Kで電荷秩序とフェリ磁性秩序が同時に生じることを見いだした。電気磁気効果の発現が期待される。
5.ペロブスカイトPbVO_3がd_<xy>の軌道秩序のため、フラストレートしたS=1/2 2次元J_1-J_2反強磁性体と見なせることを見いだした。また、この軌道秩序が巨大な強誘電歪みの起源であることを明らかにした。
6.カゴメ格子ハバード模型をクラスター動的平均場法を用いて調べ、フェルミ面から離れた電子状態の特異性が特徴的な磁気揺らぎをもたらすこと(隠れた磁気相関の発現)を明らかにした。この結果は、フラストレーション解放の新しい機構が普遍的に存在する可能性を示唆している。また、分子性導体における電荷フラストレーションの問題を調べ、ごく最近の実験結果に見出された複雑な電荷・格子秩序パターンの発現機構を解明した。
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