2016 Fiscal Year Research-status Report
| Project/Area Number |
16K17753
|
|---|
| Research Institution | Tokyo University of Science |
|---|
Principal Investigator |
杉本 貴則 東京理科大学, 理学部第一部応用物理学科, 助教 (70735662)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 量子スピン / スピン液体 / 磁化プラトー / 熱伝導度 / スピン伝導度 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
スピンの量子的秩序に基づいた磁気熱流制御の機構を理論的に明らかにするために、本課題では、主に以下の２つのステップを踏んで、研究を遂行する。一つ目は、「印加磁場と磁気励起スペクトラムの関係性の解明」、２つ目は、「磁気励起スペクトラムとスピン伝導度(および熱伝導度)の関係性の解明」である。
また、この際得られた知見を活用し、実現可能な物質とその方法を具体的に提案することも本課題の目標であり、そのために実験グループと協力して、随時、対象物質の探索と実験結果と理論計算の比較を行う。
上記の方針に沿って研究を進めるために、初年度はまず、磁気熱流制御を実現しうるスピン量子的秩序を示す磁気模型において、その磁化過程に出現する磁気相および磁気スペクトラムの解析を行った。これは、上記の理論的研究の１つ目のステップに相当する。この解析は、当初想定していた２つの磁気模型、スピン梯子とスピン・ダイアモンド鎖に関して行い、スピン梯子についてはその磁気相図も決定した。
一方で、応用に向けた取り組みとして、実験グループと協力して、磁気熱流制御に利用可能な新規磁気模型の探索・考案も行った。本課題で目標とする磁気熱流制御を実現するためには、「１次元性が良いこと」および「磁化過程に磁化プラトー状態が出現すること」が条件となる。そこでまず、予想されていたスピン・ダイアモンド鎖対象物質のA3Cu3AlO2(SO 4)4 (A=K, Rb, Cs)に関して、理論と実験の比較を行い、その内部パラメータを決定し、この条件を満たすことを確かめた。一方、この条件を満たす磁気模型およびその対象物質をさらに探索した結果、別の新規物質も上記の条件を満たすことがわかった。この実験結果をもとに解析を行った結果、この物質の有効磁気模型が、スピン・クラスター鎖という新しい磁気模型をなしていることを明らかにした。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本課題研究には、スピンの量子的秩序に基づいた磁気熱流制御の機構を理論的に明らかにするために行う理論的研究、および実現可能な物質とその方法を具体的に提案するために行う実験グループとの共同研究の、２つの側面がある。
１つ目の理論的研究においては、当初の計画通り、磁場印可により出現すると期待される磁気相およびその磁気スペクトラムの解析を行い、その結果、磁気熱流制御に必要なスピンの量子的秩序の出現条件およびそのパラメータ領域を決定した。
一方、実験グループとの共同研究においては、スピン・ダイアモンド鎖に関しては、その対象物質であるA3Cu3AlO2(SO 4)4 (A=K, Rb, Cs)の内部パラメータを決定し、磁気熱流制御の可能性があることを確かめただけでなく、当初想定していなかった物質に関して、磁気熱流制御の可能性があることを発見し、さらにその有効模型および内部パラメータの決定にも成功した。
以上より、本年度においては、当初の計画通りの研究を遂行しただけでなく、その過程で新たな共同研究の芽を発見し、それを推し進めた結果、予想を超えた結果を得るに至ったため、「当初の計画以上に進展している」と評価した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
初年度の研究を基礎にして、今後も当初の計画通り、スピンの量子的秩序に基づいた磁気熱流制御の機構を理論的に明らかにするために行う理論的研究、および実現可能な物質とその方法を具体的に提案するために行う実験グループとの共同研究の、２つの側面から研究を遂行する。
次年度では、まず理論的な研究として、他の磁気模型における「印加磁場と磁気励起スペクトラムの関係性の解明」を目指す。これを踏まえ、これまでの模型と比較して、その普遍的な性質を明らかにするための足掛かりを作る。一方で、これらの磁気模型におけるスピン伝導度の計算にも取り組む。これには、手法および計算コードの開発が不可欠である。そのため、次年度においては、まずこの手法開発、計算コード作成に専念する。
他方で、応用に向けた取り組みとして、引き続き、積極的に実験グループとの共同研究を推進する。この際、これまで共同研究を行ってきた実験グループ以外にも、新たな共同研究の芽を積極的にも模索する。
|
| Causes of Carryover |
大学内で公募があった「国際学会参加に際する若手支援プログラム」に採択され、昨年度計画していた国際学会参加のための旅費が、そのプログラムから支出されたため、最終的な使用額にこの旅費分の差額が生じた。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本来の目的である国際学会参加旅費としての使用を予定している。
|
