2021 Fiscal Year Annual Research Report
Study on novel physical properties of quantum materials with multi-orbital electron systems
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19H01837
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
伊藤 正行 名古屋大学, 理学研究科, 名誉教授 (90176363)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 義明 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (60262846)
清水 康弘 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (00415184)
松下 琢 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (00283458)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 強相関電子系 / 多軌道電子系 / 励起子絶縁体 / ワイル半金属 / キタエフモデル / 量子スピン液体 / 金属有機構造体 / 核磁気共鳴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、多軌道強相関電子系を持つ量子物質を主たる対象として、電子間相互作用、スピン軌道相互作用、電子ホール相互作用などが重要な役割を果たす量子物性について、その発現機構の解明を目指した研究を行っている。また、多軌道強相関電子系のみならず、関連する量子物性を発現する物質も積極的に取りあげている。本年度は、主に、以下の研究成果を得た。(1)励起子絶縁体候補物質Ta2NiSe5の不純物効果を調べた。励起子絶縁体の不純物効果の研究は、励起子凝縮を理解する上で有益な情報を与えることが期待できる。Ta2NiSe5にCoとVをドープした系のSe核の核磁気共鳴(NMR)実験を行った。NMRスペクトルと核スピン格子緩和率の測定から、励起子凝縮相のスピンギャップ温度に対する不純物効果などを調べた。Coは、励起子凝縮に対して、磁性不純物として働き、Vは非磁性不純物として働く可能性が大きいことが分かった。(2)ワイル半金属WTe2の局所磁化率を調べるために、Te核のNMR実験を行った。核スピン格子緩和率は、ワイルフェルミオンに特徴的な温度変化を示すこと、また、弱相関金属で現れる修正コリンハ則に従うことなどを見出した。(3)キタエフスピン液体の有力な候補物質として、α-RuCl3が知られており、その関連物質であるRuBr3とRuI3についても興味がもたれる。核四重極共鳴実験から、RuBr3は34Kで反強磁性秩序を起こし、RuI3はパウリ常磁性を示す結果を得た。(4)金属有機構造体の一つであるCu-CAT-1は、Cuイオンがカゴメ格子を形成する量子スピン系である。この系の磁気的な基底状態を解明するために、H核のNMR、磁化率、比熱の測定を超低温度域まで行った。磁場温度相図を決定し、量子スピン液体相と量子臨界相が存在することを見出した。
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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
本年度の当初計画にあげた不純物をドープした励起子絶縁体や金属有機構造体で形成されたハニカム格子量子スピン系などの量子物質の研究はおおむね順調に進んだ。また、関連する量子物質の研究も行われ、本研究課題で目指している新奇物性の発現機構の理解が進んだ。得られた研究結果を日本物理学会や原著論文などで発表した。このように、研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題を実施する上で、研究代表者と研究分担者の役割分担は上手く機能している。また、研究課題の選択についても、広範囲の物質をターゲットに新奇な量子物性を探索して成果を出している。現状の推進方策は有効であり、今後もこの方策を維持しながら本研究課題を遂行する予定である。しかし、本年度は、研究代表者が定年退職した一年目であり、研究分担者との連携が若干疎になる傾向があった。今後、連携体制を一層密にしながら、本研究を推進する。
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[Journal Article] Zigzag magnetic order in the Kitaev spin-liquid candidate material RuBr3 with a honeycomb lattice2022
Author(s)
Y. Imai, K. Nawa, Y. Shimizu, W. Yamada, H. Fujihara, T. Aoyama, R. Takahashi, D. Okuyama, T. Ohashi, M. Hagihala, S. Torii, D. Morikawa, M. Terauchi, T. Kawamata, M. Kato, H. Gotou, M. Itoh, T. J. Sato, and K. Ohgushi
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 105
Pages: L041112/1-6
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Magnetic field driven transition between valence bond solid and antiferromagnetic order in a distorted triangular lattice2021
Author(s)
Y. Shimizu, M. Maesato, M. Yoshida, M. Takigawa, M. Itoh, A. Otsuka, H. Yamochi, Y. Yoshida, G. Kawaguchi, D. Graf, and G. Saito
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Journal Title
Phys. Rev. Research
Volume: 3
Pages: 023145/1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Strongly electron-correlated semimetal RuI3 with a layered honeycomb structure2021
Author(s)
K. Nawa, Y. Imai, Y. Yamaji, H. Fujihara, W. Yamada, R. Takahashi, T. Hiraoka, M. Hagihala, S. Torii, T. Aoyama, T. Ohashi, Y. Shimizu, H. Gotou, M. Itoh, K. Ohgushi, and T. J. Sato
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Journal Title
J. Phys. Soc. Jpn.
Volume: 90
Pages: 123703/1-5
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 量子スピン液体候補カゴメ格子磁性体Cu-CAT-1の臨界的な比熱と磁性2022
Author(s)
丸本涼太, 松下琢, 清水康弘, 小林義明, 伊藤正行, 和田信雄, 三角勇気, 張中岳, 阿波賀邦夫, 山口明, 山根悠, 住山昭彦, 榊原俊郎, 土射津昌
Organizer
日本物理学会第77回年次大会
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[Presentation] 量子スピン液体候補カゴメ格子磁性体Cu-CAT-1の磁場中比熱測定2021
Author(s)
丸本涼太, 松下琢, 清水康弘, 伊藤正行, 小林義明, 三角勇気, 張中岳, 阿波賀邦夫, 山口明, 山根悠, 住山昭彦, 土射津昌久, 和田信雄
Organizer
日本物理学会2021年秋季大会
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