2016 Fiscal Year Research-status Report
大規模並列計算によるフラストレーションが誘起する磁性体の異常量子物性の新展開
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16K05418
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
中野 博生 兵庫県立大学, 物質理学研究科, 助教 (00343418)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
轟木 義一 千葉工業大学, 創造工学部, 准教授 (40409925)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | フラストレート磁性体 / ハイゼンベルク反強磁性体 / 数値対角化 / 大規模並列計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁性体では系が有する性質に起因して特徴的な振舞が様々な形で現れる。特に、フラストレーションを有する量子スピン系では、そのフラストレーションによって量子揺らぎが増大し、それが原因となって、非自明な振舞がしばしば現れる。本研究では、量子系の理論模型に対し、偏りのない直接数値シミュレーション方法である数値対角化法を用いて、そのような非自明な振舞とその発現機構の解明を目的としている。2016年度は、歪んだ三角格子上のS=1/2ハイゼンベルク反強磁性体の性質解明を試みた。歪みのない三角格子系では、基底状態が120度構造と呼ばれるスピン状態を実現していると広く考えられている。この状態は自発磁化を持たない。一方、三角格子が√３×√３型の歪みを持つと、その歪みが強い極限では、フラストレーションを有しないダイス格子に至るルートがある。このダイス格子は、いわゆるマーシャル・リープ・マティスの定理を満たし、飽和磁化の3分の1の高さの自発磁化を持つフェリ磁性状態が実現する。我々は、歪みの強さを制御し、中間的な領域の中で、基底状態がどのように変化するかを調べた。我々の数値計算によると、計算可能な全てのサイズの結果として、飽和磁化の3分の1の高さよりも小さい自発磁化を持つ、非自明な中間状態が現れることが分かった。この中間状態は、歪みのパラメータに関して系のサイズ毎の幅を持つが、サイズを大きくするに従ってその幅が広がっていく様子を捉えた。また、中間状態の自発磁化の強さも全ての可能な磁化を連続的に取る結果を得た。このような結果は、無限系でこの非自明な中間状態が実現していることを強く示唆する。類似の自発磁化状態を示す例としては、歪んだカゴメ格子反強磁性体でも報告されており、その事例との比較により、フラストレーション系の振舞のより良く理解に寄与することが期待される。
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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
2次元フラストレート磁性体の代表格である三角格子反強磁性体について、系が歪みを持つ場合の振る舞いについて、量子スピン系におけるフラストレーションの効果を明らかにした。この成果は、フラストレーション系を深く理解していく上で基本的な知見となる。成果は、国際的に定評のあるJ. Phys. Soc. Jpn.誌での掲載が決定しており、プロジェクト推進が概ね順調に進展していると判断した理由となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度に実施した歪んだ三角格子系の更なる研究に加えて、それ以外の格子系に対する計算を実施する。そのような複数の事例における成果を比較することにより、フラストレーション系の振舞の統合的理解を目指す。
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| Causes of Carryover |
研究分担者や関連研究者との研究打ち合わせを28年度に複数回実施しているが、予定変更のため、計画していた回数の全てを実施できなかったことなどから、29年度への繰越が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
29年度の早い段階から、研究分担者および関連研究者との研究打ち合わせを緊密に行い、研究推進を加速させる。28年度に実施した歪んだカゴメ格子に加え、それ以外の形状の格子の系に関する研究も進めており、その成果発表を順次進める。そのため、印刷論文の投稿経費（投稿掲載料、英文校閲量、別刷代）、各種研究集会での公表のための旅費などの支出を予定している。
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[Presentation] フラストレート分子磁性体TNNによるマルチフェロイクス物質設計2016
Author(s)
紙屋佳知，Cristian Batista, Christopher Aoyama, 高野安正, 高田晃右, 山口博則, 小野俊雄, 細越裕子, 志村恭通, 榊原俊郎, Minseong Lee, Eun Sang Choi, 中野博生
Organizer
日本物理学会 2016年秋季大会
Place of Presentation
金沢大学(石川県金沢市）
Year and Date
2016-09-14 – 2016-09-14
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