2019 Fiscal Year Research-status Report
High-quality single crystal growth of honeycomb lattice quantum magnets and experimental verification of the field-induced quantum phase
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19K03711
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
栗田 伸之 東京工業大学, 理学院, 助教 (80566737)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 量子スピン液体 / キタエフ模型 / 磁場誘起量子相 / 純良単結晶育成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、積層欠陥の影響を最小限に抑えた純良なα-RuCl3単結晶の育成方法を確立し、磁場誘起相が出現するHc近傍における臨界現象を明らかにすることである。純良単結晶を用いた磁化・比熱・電子スピン共鳴（ESR）測定等を行い、温度－磁場相図および周波数－磁場ダイアグラムを低温・低周波数領域まで決定する。
初年度である本年度は、これまでに得られたα-RuCl3の強磁場ESR測定の結果の解析を行い、学術雑誌投稿に向け論文執筆を進めた。本研究成果の一部について電子スピンサイエンス学会年会で口頭発表を行った。共同研究として行ったα-RuCl3の熱ホール測定の研究成果については学術雑誌への論文投稿を行った。また、ほぼ完全なフラストレーションを持つスピンダイマー磁性体Ba2CoSi2O6Cl2の非弾性中性子散乱測定の研究成果に関して国際会議でポスター発表を行い、Best Poster Awardを受賞した。
実験面に関して、α-RuCl3の純良単結晶が得られないという問題が生じた。これまでの純良単結晶育成で用いた装置環境や育成条件に変更はないため、原料として用いるRuCl3粉末の質に何らかの変化が生じたと考えられる。異なる製造業者のRuCl3粉末も試したが、結晶性の良い単結晶試料は得られなかった。試行錯誤を繰り返した結果、得られた単結晶の中から結晶性の良い部分のみを収集し再度合成を行うとういう作業を繰り返すことで単結晶の純良化が可能であることが分かってきた。これにより現在は以前に近い純良度の単結晶試料が得られるようになってきた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究計画の開始後、α-RuCl3の純良単結晶が得られないという本研究計画遂行に重大な影響を及ぼす問題が生じた。本研究計画にはα-RuCl3の純良単結晶が必要不可欠なため、当初の計画より遅れが生じている。従って、進捗状況は「やや遅れている」とした。ただし、解決策を見出すことができたので現在は以前に近い純良さの単結晶試料が得られるようになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の未解決課題に取り組むと共に、現在入手可能な原料を用いてα-RuCl3の純良単結晶が得られる条件を見出す。得られた単結晶試料を用いた磁化・比熱・ESR測定を行い、磁気相図を決定する。特にHc付近での振る舞いを詳細に調べ臨界現象を明らかにする。得られた結果の十分な解析及び議論を行い論文執筆を行う。加えて現在執筆中であるα-RuCl3の集団励起に関する論文の学術雑誌への投稿を行う。
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| Causes of Carryover |
本年度は研究遂行に必要不可欠となる純良単結晶が得られなかったため研究に遅れが生じ次年度使用額が生じた。この次年度使用額については本年度に行う予定であった比熱測定用の専用パックに充当する予定である。
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[Presentation] Magnetic Excitations of Frustrated Quantum Spin Systems2019
Author(s)
N. Kurita, Saya Ito, H. Tanaka, D. Yamamoto, T. Kanesaka, N. Furukawa, S. Ohira-Kawamura, K. Nakajima, K. Nawa, T. J. Sato, S. Itoh, K. Kuwahara, and K. Kakurai
Organizer
2019 The 1st Workshop on Inelastic Neutron Scattering in Asia
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] α-RuCl3における熱輸送とIr置換効果2019
Author(s)
冨永貴弘, 横井太一, 馬斯嘯, 笠原裕一, 佐藤雄貴, 村山陽奈子, 栗田伸之, 田中秀数, 那須譲治, 求幸年, C. Hickey, S. Trebst, Chunhyeon Lee, Kwang-Yong Song, 芝内孝禎, 松田祐司
Organizer
日本物理学会（2019年秋季大会）
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[Presentation] CsFeCl3の圧力誘起磁気相のESRによる研究2019
Author(s)
鈴木哲平, 奥藤涼介, 齋藤佑, 原茂生, 櫻井敬博, 高橋英幸, 大久保晋, 太田仁, 松本正茂, 栗田伸之, 田中秀数
Organizer
日本物理学会（2019年秋季大会）
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