2015 Fiscal Year Research-status Report
磁気熱量効果を用いた三角格子有機磁性体における量子スピン液体状態の研究
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15K05188
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
磯野 貴之 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 超伝導物性ユニット, NIMSポスドク研究員 (70625631)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 量子スピン液体 / 三角格子有機磁性体 / 磁気熱量効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁性体の“新たな状態”と考えられている「量子スピン液体状態」は、現実の系が極めて少ないため、実験的理解が難しい状況である。その中において近年、三角格子有機磁性体において、申請者らの発見を含めて幾つかの候補物質が発見されている。本研究は、それらの量子スピン液体状態の普遍的な熱力学特性を、磁気・熱測定により実験的に明らかにすることを目的としている。
当該年度は、三角格子有機磁性体κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3について極低温30 mK, 強磁場17 Tまでの磁気トルク測定を行った。その結果、磁化率が(1)低磁場において温度減少に対して急激に増加すること、(2)極低温においてゼロ磁場に向かってベキで発散することを突き止めた。これらの特徴的な磁化率の振舞いは、比熱や熱伝導率などの異常が報告されている6 Kを境に生じることから、この系の本質的な性質である。さらに、磁化率の特徴的な振舞いがH/Tに対してスケールされることを明らかにした。この結果は、(i)ゼロ磁場近傍に量子臨界点があること、(ii)臨界指数がγ = 0.8, νz = 1であることを示唆する。
同物質において、磁気熱量効果の測定も行った。その結果、極低温において、磁場印加により磁気エントロピーが連続的に減少することを突き止めた。一方で、極低温下・強磁場中ではスピン－格子緩和時間が急激に増大するという予想外の結果を得た。この結果は、これまでの比熱や熱伝導率の解釈に再考を迫る可能性がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成27年度は、三角格子有機磁性体κ-H3(Cat-EDT-TTF)2の磁気熱量効果を明らかにする予定であった。しかしながら、研究の初めの段階として、測定を行い易い大きな試料が得られる三角格子有機磁性体κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3を対象物質として、磁気熱量効果および磁気トルクの測定を行った。その結果、量子スピン液体状態における量子臨界的振舞いや、従来の理解を覆す特異なスピン－格子緩和を発見することに成功した。これらの研究成果は、日本物理学会にて発表を行った。次年度に想定していた学術論文についても既に投稿中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は、三角格子有機磁性体κ-H3(Cat-EDT-TTF)2およびX[Pd(dmit)2}2系の磁気熱量効果を明らかにする。磁気エントロピー変化と磁気比熱との比である磁気グリュナイゼン比が量子臨界点近傍で発散するかどうか、臨界スケーリングに従うかどうかを調べ、量子臨界性を追究する。
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| Causes of Carryover |
三年間に渡る研究の順序を若干変更した影響で、当該年度の使用額が少なくなった。磁気熱量効果測定用の温度計の購入を次年度にすることにした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
前年度に購入予定であった磁気熱量効果測定用の温度計を今年度に購入する。
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