2017 Fiscal Year Research-status Report
フラストレーションが生む新奇量子磁性状態と強誘電性
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16K05425
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
桃井 勉 国立研究開発法人理化学研究所, 古崎物性理論研究室, 専任研究員 (80292499)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 磁性 / スピンネマティック状態 / フラストレート磁性体 / 誘電性 / 電子スピン共鳴 / カゴメ格子 / 超固体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スピン・ネマティック相はスピンの四極子的な秩序変数によって特徴づけられる隠れた磁性秩序相である。長距離に渡って発達したスピン・ネマティック秩序を検出するための方法開発をめざして、電子スピン共鳴の吸収スペクトルの振る舞いを理論的に調べ、その特徴を明らかにした。通常の実験手法で用いられる磁場や中性子は磁気双極子の自由度にのみ結合するが、電子スピン共鳴では異方的磁気相互作用の効果を介してスピンの四極子自由度を直接検出することが出来ることを示した。
また、磁場中のカゴメ格子Heisenbergモデルは、磁化1/3, 5/9および7/9で磁化プラトーを有する。これらプラトー相のスピン状態はこれまでの研究から、全て磁気的結晶構造を有することが知られている。しかし、それらの相の間の領域についてはあまり解明されていない。最近の数値的研究では、超固体相がプラトーの下の磁化領域に存在する可能性を示唆する。この領域を摂動的に調べ、超固体相が出現するシナリオを提案した。まず、プラトー相の不安定化を引き起こすマグノン励起を明らかにした。不安定性は固体の秩序は保存しつつ、同時に超流動成分を誘起し、その結果、超固体相がプラトー相に隣接して現れる。マグノン相互作用を含む有効なモデルを摂動計算により導出し、平均場解析を適用することにより、超固体相において出現するスピン構造を明らかにした。
さらに、軌道縮退のあるフラストレート系における誘電性理論を調べた。格子が三角ユニットに分割される場合に、誘電性とループ電流の関係を求めた。
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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
研究概要に記述した内容のうち、前者2つはいずれも論文として投稿まで済んでいる。また、もう一つの研究課題である「誘電性」の研究も順調に成果が出つつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は、これまでの研究成果を学術誌に出版公開するとともに国際学会で発表する。また同時にフラストレート系における誘電性の研究を押し進め、論文として発表する。
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| Causes of Carryover |
2017年度まで共同研究をしていたXavier Plat氏を、次年度の前半期にポスドク研究員として雇用し、共同研究を進め、研究成果を論文としてまとめる予定でいる。その為に、雇用経費として多めに研究費を計上した。
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