量子梯子型格子物質における新しい量子スピン相の研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11640355
• Research Institution: KYUSHU INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 出口 博之 九州工業大学, 工学部, 助教授 (30192206)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高木 精志 九州工業大学, 工学部, 教授 (90112359)
• Keywords: 量子梯子 / スピンギャップ / グリフィス相 / 量子スピン相 / 非フェルミ液体 / ランダムシングレット相 / ランダムボンド

Research Abstract

量子スピン梯子系物質として知られているCU_2(C_5H_<12>N_2)_2Cl_4(以下Cl系),この物質のClをBrで置換した物質(Br系)およびClとBrをランダムに含む物質CU_2(C_5H_<12>N_2)_2(Cl_<1-x>Br_x)_4(ランダム系)について磁性や基底状態について調べた。Cl系およびBr系の帯磁率の温度依存や磁化過程から求めた臨界磁場の値は,両系とも梯子モデルでよく説明できる。すなわちpure系の帯磁率は低次元体特有のブロードな極大を有し、低温でスピンギャップを反映してゼロに向かって減少する。それに対しランダム系の帯磁率は高温域ではCl系とBr系の中間的な値を示しブロードな極大をもつが、低温域ではPure系と異なりゼロに向かって減少していない。これは、ランダム系にすることによりスピン自由度が出現するか、スピンーギャップエネルギーが減少する傾向があることを示唆する。NMRのT_1測定により、Pure系およびランダム系のギャップエネルギーの評価をおこなったところ、ランダム系では両pure系よりエネルギーギャップが減少していることが明らかになった。このことと極低温でのランダム系の帯磁率の異常発散より、梯子のボンド相互作用にランダムネスを導入することにより、スピンギャップ系からギャップレス系へ移行していると考えられる。また基底状態がRVB状態からシングレットペアがランダムに配置するランダムシングレット相に移行したことを示唆する。以上よりランダムボンドの量子梯子系の基底状態を明らかにした実験研究と位置づけられる。

Research Products

• [Publications] H.Deguchi et, al: "Magnetic properties of a Heisenbery spin-ladder Cu_2(C_5H_<12>N_2)_2Br_4"Physica B. 284-288. 1599-1600 (2000)
• [Publications] H.Deguchi et.al: "Magnetic propeties of a random-bond ladder Cu_2(C_5H_<12>N_2)_2(Cl_<1-x>Brx)_4 at low-temperatures"Mol. Cryst. and Liq. Cryst.. (印刷中). (2001)
• [Publications] S.Takagi et.al.: "Anomalous Pressure dependence of the magnetic susceptibility of an spin-Peierls substance : MEM-[TCNQ]_2"Mol. Cryst. and Liq. Cryst.,. (印刷中). (2001)