2010 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 | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
香取 浩子 東京農工大学, 大学院・工学研究院, 教授 (10211707)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 英典 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (40187935)
東 正樹 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (40273510)
求 幸年 東京大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40323274)
藤山 茂樹 独立行政法人理化学研究所, 高木磁性研究室, 専任研究員 (00342634)
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| Keywords | フラストレーション / スピン自由度 / 格子自由度 / 軌道自由度 |
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| Research Abstract |
本研究は幾何学的フラストレーションを内在する物質において自由度の複雑な絡み合いの結果生じる新機能・物性、特にスピン・軌道複合液体状態やスピン・電荷複合液体状態、それに付随する機能を発掘することを目指している。本年度は以下の点を明らかにした。
1.強いスピン軌道相互作用を持つイリジウム酸化物において新規フラストレーション物質の開発を推進した。ハニカム格子を持つ層状イリジウム酸化物A_2IrO_3(A=Na,Li)に着目をし、その磁性を調べた。Li_2IrO_3が複素位相の効果によるコンパス型相互作用を持つ、Kitaev-Heisenberg磁性体であることを明らかにした。
2.ビスマスが3+と5+に不均化したペロブスカイト化合物BiNiO_3(Bi^<3+>_<0.5>Bi^<5+>_<0.5>Ni^<2+>O_3)のBiを一部La^<3+>で置換したBi_<1-x>La_xNiO_3においては、Bi^<5+>が不安定になるため、昇温に寄ってビスマスとニッケルの間で電荷異動が起こり、高温相は(Bi,La)^<3+>Ni^<3+>O_3である。Ni^<2+>からNi^<3+>への転移に伴って体積の収縮が起こるため、既存材料の3倍近くの負の熱膨張が起こる事を見いだした。
3.三角格子系におけるスピン・軌道・電荷自由度の協調現象を理論的に調べ、ニッケル酸化物およびバナジウム酸化物に見られる金属絶縁体転移やクラスター形成を含む複雑で興味深い現象のメカニズムを明らかにした。フラストレート伝導系における新奇秩序相として、三角格子強磁性近藤格子模型において新しいスカラーカイラル相を見出した。パイロクロア反強磁性体におけるスピン格子結合の効果を理論的に調べ、フラストレート磁性体に見られる奇妙なスピングラス転移の起源を明らかにした。
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