Investigation of Bose-Einstein condensation of triplet exciton in cobaltites

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K13493
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Ikeda Akihiko 東京大学, 物性研究所, 助教 (90707663)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: コバルト酸化物 / 励起子凝縮 / 強相関 / 強磁場 / 磁歪 / ファイバーブラッググレーティング

Outline of Final Research Achievements

We have carried out a study to clarify the origin of the high-magnetic field induced phases of LaCoO3. It has been found that there are two novel phases up above 100 T region. The candidate for the novel phases are the crystallizations of spin-state degree of freedom (SSC: Spin-state crystal) and the Bose-Einstein condensation of spin-state degree of freedom (EC: Excitonic condensation). We have developed a magnetostriction measurement system for up above 100 T region utilizing the fiber Bragg grating strain gauge and implementing a very high-speed 100 Mhz detection system.
We carried out a series of magnetostriction measurement of LaCoO3. We observed magnetostriction plateaux for both of the two novel phases. We concluded that the two novel phases are both originating in SSCs rather than EC.

Free Research Field

固体物性、強磁場

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

遍歴・局在の二重性を有する強相関酸化物において特異な電子磁気物性を解明することは、将来の量子デバイスの材料開拓にもつながる。本課題では遷移金属酸化物でも理解の遅れているコバルト酸化物に着目し、そのスピン状態自由度を磁場でコントロールすることでその物性解明、新奇状態の実現を目的とした。非自明であった強磁場相ではスピン状態が磁気的に局在的な相であることを見いだした。電子的には遍歴的であると考えられている物質で、磁気的に局在的な相が存在することは興味深く、非従来的な材料であることが明らかになった。