2003 Fiscal Year Annual Research Report
低次元量子スピン系銅酸化物におけるマグノンの巨大熱伝導の研究
| Project/Area Number |
14340097
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小池 洋二 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70134038)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
足立 匡 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40333843)
野地 尚 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50180740)
加藤 雅恒 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50211850)
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| Keywords | 量子スピン系 / 低次元系 / 熱伝導 / マグノン / 高温超伝導 / 磁場誘起磁気秩序 / ストライプ秩序 / 銅酸化物 |
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| Research Abstract |
1.典型的な低次元量子スピン系であるSr_2CuO_3(1次元スピン鎖系)とSrCuO_2(1次元2重スピン鎖系)および部分的にZnで置換したSrCu_<1-x>Zn_xO_2ついて、Traveling-Solvent Floating-Zone(TSFZ)法によって、大型単結晶を育成することに成功した。これらの物質におけるマグノンの熱伝導の存在を調べるために、現在、育成した単結晶を用いて熱伝導を測定中である。
2.高温超伝導体La_<2-x>Sr_xCuO_4(LSC0)において最近中性子散乱実験によって発見され注目されている磁場誘起磁気秩序の起源を調べるために、TSFZ法で大型単結晶を育成し、磁場中で熱伝導を測定した。その結果、c軸に平行な磁場の印加による磁気秩序の発達によって熱伝導が大きく抑制されることを発見した。この磁場による熱伝導の抑制は、ゼロ磁場で既に磁気秩序が発達しているx=0.115では僅かであるが、その周辺の組成(x=0.10,0.13)で顕著になり、また、Znの部分置換によって磁気秩序が静的に安定化されている試料ではほとんどなくなることが分かった。以上の結果から、磁場誘起磁気秩序は、電荷とスピンの動的なストライプ秩序が磁場の印加で導入された磁束コアによってピン止めされて静的磁気秩序として安定化されたものである可能性が高いと結論した。さらに、c軸に平行な磁場の印加によって高温超伝導体のCuO_2面に形成される磁束コアもCuを部分置換したZnと同様に、動的ストライプ秩序のピン止めに有効であると結論した。
3.La_<2-x>Ba_xCuO_4(LBC0)の大型単結晶を育成し、磁場中で熱伝導を測定した。その結果、x=0.10の試料において、c軸に平行な磁場の印加によって熱伝導が大きく抑制されることが分かった。したがって、LBC0においても2で述べたLSC0と同様のことが起こっていると結論した。
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[Publications] K.Kudo: "Anisotropic Magnetic Properties and Anomalous Thermal Conductivity in the bc Plane of the Quasi-Two- Dimensional Spin System Cu_3B_2O_6"Journal of the Physical Society of Japan. 72・3. 569-575 (2003)
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[Publications] S.Kurogi: "Antiferromagnetic ordering in the one-dimensional edge-sharing CuO_2 chain system Ca_<2+x>Y_<2-x>Cu_5O_<10>"Journal of Low Temperature Physics. 131・3/4. 353-357 (2003)
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[Publications] K.Kudo: "Thermal conductivity of the four-leg spin-ladder system La_2Cu_2O_5 single crystal"Journal of Low Temperature Physics. 131・3/4. 725-729 (2003)
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[Publications] K.Kudo: "Zn-Substitution Effect on the Thermal Conductivity of the Two-Dimensional Spin-Gap System SrCu_2 (BO_3)_2 and the Two-Dimensional Antiferromagnetic System Cu_3B_2O_6 Single-Crystals"Physica B. 329-333. 910-911 (2003)
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[Publications] K.Kudo: "Single-Crystal Growth and Thermal Conductivity of the Four-Leg Spin-Ladder System La_2Cu_2O_5"Journal of the Physical Society of Japan. 72・10. 2551-2555 (2003)
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[Publications] K.Kudo: "Magnon thermal conductivity in the spin-gap state and the antiferromagnetically ordered state of low-dimensional copper oxides"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (印刷中). (2004)
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[Publications] K.Kudo: "Thermal conductivity in the Bose-Einstein condensed state of TlCuCl_3"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (印刷中). (2004)
