2017 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。2017年度は、三角格子上のS=1/2ハイゼンベルク反強磁性体が次近接相互作用を持つ場合の性質を解明した。次近接相互作用(J2)がなく、最近接相互作用(J1)だけを持つ三角格子系では、その磁化過程の途中で飽和磁化の3分の1の高さで磁化プラトーの発現が知られている。一方J2が強い極限ではJ1は相対的に無限小となり、J2が新たな最近接相互作用となる三角格子を構成する。このような三角格子の同等な3個が互いに孤立した形で存在する系が形成される。そのため、この場合もやはり飽和の3分の1の高さの磁化プラトーが発現する。しかしながら、次近接相互作用の強さが中庸な場合、この高さの磁化プラトーがどのような挙動を示すか、不明な問題として残されていた。我々は、この問題を数値対角化の大規模並列計算によって取り組んだ。その結果、次近接相互作用を徐々に増大させると、磁化プラトーが消失する様子を捉えた。さらに次近接相互作用を大きくすると、プラトーが現れない次近接相互作用の領域が幅を持って広がり、より大きな次近接相互作用から新たに磁化プラトーが再び発現する。今回得られた成果は、典型的なフラストレーション系の基礎的知見として、今後のフラストレーション系の研究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、次近接相互作用が付加された場合に現れる挙動を調べ、これまでに知られていない磁場中相転移と新奇な量子相の出現を明らかにした。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.誌で掲載され、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 |
29年度までに実施した三角格子系における様々な非自明現象の更なる研究に加えて、それ以外の格子系、特にカゴメ格子系の性質解明を目指す。三角格子系とカゴメ格子系の成果を対比することにより、広く、フラストレーション系全般の振舞の統合的理解を目指す。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じたのは、29年度までに行った、研究分担者や関連研究者との研究打ち合わせの一部に予定変更で順延した回が発生したことによる。
使用計画としては、30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。29年度までに実施した三角格子系に加え、カゴメ格子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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