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2006 Fiscal Year Annual Research Report

強相関電子系における新しい量子液体

Research Project

Project/Area Number 18684020
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

中辻 知  東京大学, 物性研究所, 助教授 (70362431)

Keywords幾何学的フラストレーション / スピン液体 / スピングラス / 二次元三角格子 / パイロクロア / 重い電子 / スピンアイス / 異常ホール効果
Research Abstract

我々の開発したS=1擬二次元三角格子系NiGa_2S_4においてNiを他の元素で置換する様々な不純物効果について研究した。非磁性不純物置換では強固に残っていた比熱の温度の二乗に比例する振る舞いが、導入した不純物のスピンのサイズによって系統的に変化することを確認した。このようなスピンのサイズに依存する状態としては擬一次元のハルデーン系がよく知られている。我々の結果は、擬二次元系でも一見同様なことが起こっている可能性を示唆しているようである。さらに、国内外に渡って核四重極共鳴、中性子回折、μSR、光電子分光などの共同研究を進めるために、多結晶、単結晶の提供を行った。その結果の中でも、核四重極共鳴の実験では、核スピン緩和率の発散的振る舞いからスピンが静的な短距離秩序を形成していることが判明し、NiGa_2S_4のスピンが新奇な状態にある可能性が考えられる。また、Ybによる重い電子系が少ない中、YbAlB_4の組成を持つ新しい構造を発見し、純良化の結果、重い電子系であることを見出した。
Pr_2Ir_2O_7は、パイロクロア格子をなすイジング型のPrモーメントが相関の弱いIr5dの伝導電子と混成した近藤格子系である。我々は、最近育成に成功した単結晶の研究により、Pr_2Ir_2O_7が低温でスピン液体的に振る舞うことを見出した。さらに興味深いことに、最近、このスピン液体的低温状態において非従来型の異常ホール効果を発見した。近藤温度20Kからホール抵抗はしだいに増大し始め、スピン液体的振る舞いが現れるワイス温度1.7K以下でlnTの発散的増大を示す。低温でのホール抵抗の温度依存性・磁場依存性は、共にスピン軌道相互作用による従来型機構では説明できない。Pr_2Ir_2O_7の基底状態は、"金属スピンアイス"という大変興味深い状態に近い可能性があり、Two-In Two-out状態のため、各Pr四面体は大きなスピンカイラリティを持ち、このことが非従来型の大きな異常ホール効果の起源となる可能性がある.

  • Research Products

    (17 results)

All 2007 2006

All Journal Article (16 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Nonmagnetic Impurity Effects on the Spin Disordered State in NiGa_2S_42007

    • Author(s)
      Y.Nambu et al.
    • Journal Title

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310

      Pages: 1316

  • [Journal Article] Anomalous Hall Effect of the Frustrated Kondo Lattice Pr_2Ir_2O_72007

    • Author(s)
      Y.Machida et al.
    • Journal Title

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310

      Pages: 1079

  • [Journal Article] Spin Liquid Behavior and Anomalous Hall Transport of the Geometrically Frustrated Kondo Lattice Pr_2Ir_2O_72007

    • Author(s)
      Y.Machida et al.
    • Journal Title

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310

      Pages: 1328

  • [Journal Article] Coherent behavior without magnetic order of the triangular lattice antiferromagnet NiGa_2S_42007

    • Author(s)
      S.Nakatsuji et al.
    • Journal Title

      Journal of Physics : Condensed Matter 19

      Pages: 145232

  • [Journal Article] Slow Inhomogeneous Spin Dynamics in the Frustrated Antiferromagnet NiGa_2S_42007

    • Author(s)
      D.E.Maclaughlin et al.
    • Journal Title

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310

      Pages: 1300

  • [Journal Article] Crystal growth and structure of R_2Ir_2O_7 (R=Pr, Eu) using molten KF2007

    • Author(s)
      Jasmine N et al.
    • Journal Title

      Material Research Bulletin 42

      Pages: 928

  • [Journal Article] Crystal Structure and Physical Properties of a New Polymorph of LnAlB_4 (Ln=Yb, Lu)2007

    • Author(s)
      Robin T.Macaluso et al.
    • Journal Title

      Chemistry of Materials (印刷中)

  • [Journal Article] 二次元三角格子上で実現したスピンの無秩序な量子状態2007

    • Author(s)
      南部雄亮 ほか
    • Journal Title

      日本物理学会誌 Vol.62,pp.

      Pages: 254-259

  • [Journal Article] Unconventional Anomalous Hall Effect enhanced by Non-coplanar Spin Structure in the Frustrated Kondo Lattice Pr_2Ir_2O_72007

    • Author(s)
      Y.Machida et al.
    • Journal Title

      Physcial Review Letters 98

      Pages: 057203

  • [Journal Article] Thermodynamic Properties of (Ca,Sr)_2RuO_4 in Magnetic Fields2006

    • Author(s)
      J.Baier et al.
    • Journal Title

      Physica B-Condensed Matter 378-80

      Pages: 497-498

  • [Journal Article] Neutron Irradiation Effects on Anisotropic Transport in Ca_<2-x>Sr_xRuO_4(x=02, 0.5)2006

    • Author(s)
      A.Karkin et al.
    • Journal Title

      Physica B-Condensed Matter 378-80

      Pages: 492-494

  • [Journal Article] Orbital-Selective Mass Enhancements in Multiband Ca_<2-x>Sr_xRuO_4 Systems Analyzed by the Extended Drude Model2006

    • Author(s)
      JS.Lee et al.
    • Journal Title

      Physical Review Letters 96

      Pages: 057401

  • [Journal Article] Irreversible Dynamics of the Phase Boundary in U(Ru_<0.96>Rh_<0.04>)_2Si_2 and Implications for Ordering2006

    • Author(s)
      A.V.Silhanek et al.
    • Journal Title

      Physcial Review Letters 96

      Pages: 136403, 1-4

  • [Journal Article] Coherent Behavior and Nonmagnetic Impurity Effects of Spin Disordered State in NiGa_2S_42006

    • Author(s)
      Y.Nambu et al.
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan 75

      Pages: 043711

  • [Journal Article] Metallic Spin-Liquid Behavior of the Geometrically Frustrated Kondo Lattice Pr_2Ir_2O_72006

    • Author(s)
      S.Nakatsuji et al.
    • Journal Title

      Physcial Review Letters 96

      Pages: 087204

  • [Journal Article] Electronic structures of layered perovskite Sr_2MO_4 (M=Ru, Rh, and Ir)2006

    • Author(s)
      S.J.Moon et al.
    • Journal Title

      Physical Review B 74

      Pages: 113104

  • [Patent(Industrial Property Rights)] β-YbA1Bを有してなる磁気冷凍作業物質及びその製造方法、並びにそれを用いた磁気冷凍方法及び磁気冷凍装置2007

    • Inventor(s)
      中辻 知, 榊原 俊郎, 前野 悦輝
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東京大学, 前野 悦輝
    • Industrial Property Number
      特許出願出願番号:特願2007-094705
    • Filing Date
      2007-03-30

URL: 

Published: 2008-05-08   Modified: 2016-04-21  

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