2018 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 / 磁性 / 物性理論 / 量子スピン系 / 計算物理 |
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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。2018年度は、3種類の格子系について調べた。一つ目はカゴメ格子上のS=1/2ハイゼンベルク反強磁性体で、その磁化過程を45サイト系（全磁化領域で世界で始めて描画に成功した）の結果を基に議論した。二つ目はS=2ハイゼンベルク反強磁性1次元鎖である。これまで取り組まれたことのない20サイト系の計算をOakforest-PACSでの大規模チャレンジ課題の計算として実現した結果から、この系のハルデンギャップを高精度で見積もった。三つ目は、直交ダイマー格子上のS=1/2ハイゼンベルク反強磁性体である。この系はシャストリー・サザランド模型とも呼ばれ、正方格子を作るJ2の相互作用と直交ダイマーペアにあるJ1の相互作用比で系の性質が決まる。J2/J1が大きいネール秩序相とJ2/J1が小さいダイマー相の間の様子について、1種類のプラケット・シングレット相の存在が指摘されていたが、この系の報告事例がなかった36サイトと40サイトの結果を得て、ネール秩序相とダイマー相の境界以外に、その間に別の境界が現れている様子を捉えた。今年度に得られた成果は、典型的な量子スピン系の基礎的知見として、今後のこの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典型事例であるカゴメ格子反強磁性体は、本基盤C課題の本丸と言って良い研究対象である。この系について、これまでに到達していない45サイト系の磁化過程全領域描画に成功したことは特筆に価する。この成果は、フラストレーション系のを深く理解していく上で基本的な知見となっていくと考えられる。この成果は、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 |
30年度までに実施したカゴメ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、新たに直交ダイマー系に関する知見も得られてきた。これらの系を俯瞰的に調べていくことで、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一番大きな原因は、30年度発表済み論文の一部に、オープンアクセス化の手続き開始が遅れたことである。手続きが完了していない論文のオープンアクセス化を31年度の出来るだけ早いうちに完了させる。また、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、研究推進をさらに加速させ、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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