2009 Fiscal Year Annual Research Report
希土類化合物における量子スピン系の基底状態と相転移の研究
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20340083
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
落合 明 Tohoku University, 大学院・理学研究科, 准教授 (90183772)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 晴善 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60302246)
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| Keywords | 量子スピン系 / 希土類化合物 / 強相関電子系 / ダイマー / 量子相転移 |
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| Research Abstract |
今年度で得られた結果の中で特に重要なのは、4f電子量子スピン系YbAl_3C_3に関する以下の二つの新たな知見である。
1.磁場中冷却とゼロ磁場冷却で、帯磁率の振る舞いが大きく変わることを見出した。この現象は、(1)構造相転移温度以下で起こること、(2)c軸に垂直な方向へ磁場印加すると発現するが、平行な場合は発現しないこと、さらに、(3)約3T以上の磁場を印加しないと発現しない等から、構造相転移に伴う構造ドメインが磁場によって整列する交差相関であることが示唆される。しかしながら、磁気秩序を起こしていないダイマー相で、磁場に構造変形が応答する現象が観測されることは極めて不思議である。
2.低温で磁場印加により、ダイマー状態が壊れ、磁化が誘起する現象を見出した。この状態は、さらなる磁場印加によりメタ磁性的に分極相へと移行する。このような磁化の発現は、d-電子系では磁場誘起秩序相として、ボーズ・アインシュタイン凝縮の観点から研究されているが、本物物質で見出された磁化が誘起する状態は、相として温度-磁場相図上で閉じていない。このような磁場誘起秩序相が相として確定しない状況は、ダイマー中心にジアロシンスキー・守谷相互作用のような反対称相互作用が存在することにより引き起こされる場合があるが、本物質では結晶の有する対称性から、そのような相互作用は存在できない。さらに、比熱測定から、この磁化が誘起する状態では、C/Tが温度の降下と共に-1nTに比例して増加する所謂非フェルミ液体的な非常に無秩序な状態が見出された。なお、c軸方向に磁場を印加した場合は、僅かではあるが磁化プラトーを示唆する磁化カーブが観測されている。
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