2007 Fiscal Year Annual Research Report
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18340096
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
野尻 浩之 Tohoku University, 金属材料研究所, 教授 (80189399)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大島 勇吾 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (10375107)
古川 裕次 北海道大学, 理学研究院, 助教 (50280863)
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| Keywords | カイラリティ / 量子スピン / 量子相転移 / 超低温 / 強磁場 / 分子磁性 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、一次元と二次元の中間に位置し、特異な構造を持つ三角スピンチューブの量子相転移と磁気励起をスピンカイラリティの役割を軸として実験的に解明し、それを通してカイラリティや軌道などの内部自由度を有する系の磁性の新しい展開を目指す事にある
研究の中心として、世界で唯一のスピンS=1/2量子スピンチューブである[(CuCl_2tachH)_3Cl]Cl_2の基底状態に関してNMRと比熱測定により研究した。比熱測定では、ギャップをもつ励起を示すショットキー型の比熱に加えて、低温部にギャップレス状態を示唆する直線的な温度依存性をもつ比熱を見いだした。高温部からショットキー比熱の部分を理論的に解析し、Ising1次元鎖で実験の比熱曲線をよく再現することを見いだした。この一致の原因として、スピンカイラリティが高温で秩序化する模型を提案した。すなわち今回のスピンチューブでは、2つの自由度のうちでスピンカイラリティがまず秩序を形成し、その結果としてギャップレスなスピン鎖が低温で形成されると考えられる。この秩序化の原因としが自発的な対称性の破れによるのか、微少な構造カイラリティなどの摂動に誘発されたものであるのかが研究の焦点である。
さらに超低温強磁場下の比熱測定のために、D置換した試料を作製し測定を行った。その結果、1-4T程度の磁場で、ごく小さな比熱ピークが見いだされた。NMRにより磁気秩序の可能性を検討したところ、対応する温度で異常は見られず、明確な磁気秩序とは判別できなかった。またD置換により、交換相互作用が7%程度増大する結果を得たが、これはプロトンのトンネリングの抑制による交換相互作用の増大として理解できる。本研究により三角スピンチューブでは、2つの自由度により多様な相転移が起こることが明らかになった。
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