2022 Fiscal Year Annual Research Report
Study of spin chirality in quantum spin liquids by thermal-Hall measurement
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19H01848
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山下 穣 東京大学, 物性研究所, 准教授 (10464207)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 量子スピン液体 / 熱ホール効果 / 熱輸送特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では未知の凝縮相である量子スピン液体に対して熱ホール効果の探索を行い、そのスピン励起の熱ホール効果の測定から、スピン素励起の持つスピンカイラリティなどの、これまで測定できなかった物理量を明らかにすることを目的としている。
今年度は反強磁性スカーミオン相が実現していると考えられている反強磁性体MnSc2S4における熱ホール測定を希釈冷凍機温度まで様々な温度・磁場領域で詳細に調べた。その結果、先行研究で反強磁性スカーミオンが現れていると指摘されている温度・磁場領域で有限の熱ホール効果が観測されていることがわかった。この実験結果に対して、東大教養学部の堀田教授の理論グループと共同研究を行い、この実験結果が確かに反強磁性スカーミオンによる熱ホール効果であることを確認した。さらに、この理論計算からこのスピン系を記述する有効ハミルトニアンがSU(3)ゲージ場を用いて記述できることがわかり、高次のゲージ構造が物性物理で現れる新しいスピン系であることが判明した。
これに加えて、キタエフ磁性体の新しい候補物質であるNa2Co2TeO6の熱ホール測定も行った。その結果、低温の磁気秩序相において試料のa-b面内に磁場を印加すると有限の熱ホール効果が現れ、それが面内磁場による磁気転移に伴って複雑に変化することが判明した。また、スピン系の対称性から熱ホール効果が現れないはずの磁場方向においても熱ホール効果が観測されることがわかった。このことから、何らかの磁気秩序によってもともとのスピン系の対称性が破れていることが分かった。観測された熱ホール効果の大きさと温度依存性を詳細に調べた結果、磁気秩序が形成するマグノン励起による熱ホール効果が現れていることがわかり、その成果を論文発表した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(13 results)
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[Journal Article] Charge and spin interplay in a molecular-dimer-based organic Mott insulator2022
Author(s)
Natalia Drichko, Shiori Sugiura, Minoru Yamashita, Akira Ueda, Shinya Uji, Nora Hassan, Yoshiya Sunairi, Hatsumi Mori, Elena I. Zhilyaeva, Svetlana Torunova, and Rimma N. Lyubovskaya
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 106
Pages: 064202
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Anomalous electromagnetic response in the spin-triplet superconductor UTe22022
Author(s)
Yusei Shimizu, Shunichiro Kittaka, Yohei Kono, Toshiro Sakakibara, Kazushige Machida, Ai Nakamura, Dexin Li, Yoshiya Homma, Yoshiki J. Sato, Atsushi Miyake, Minoru Yamashita, and Dai Aoki
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 106
Pages: 0214525
DOI
Peer Reviewed
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