2009 Fiscal Year Annual Research Report
低次元磁性体、ボーズ粒子系における競合量子相の統一的、幾何学的理論
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20540375
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
戸塚 圭介 Kyoto University, 基礎物理学研究所, 准教授 (80291079)
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| Keywords | 磁化プラトー / トポロジカル秩序 / スピンネマティック状態 / ベリー位相 / 量子らせん磁性体 |
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| Research Abstract |
近年、理論、実験ともに盛り上がりを見せた「磁化プラトー」の現象は、理論的にはある種のボゾン的な磁気励起の「超流動・絶縁体転移」や磁気励起の「電荷秩序状態」という概念で捉えることができる。これまで理論的、実験的に知られてきた磁化プラトー相(「絶縁相」)は、元の結晶の周期性に起因するもの(バンド絶縁体の類似物)か、直交ダイマー系SCBOのように結晶の幾何学などに起因する自明でない有効相互作用のために磁気的なボゾンが結晶状態を形成するもののいずれかであった。昨年度、強磁場中の反強磁性体を有効理論にマップすることにより、特定の磁化の値では、いかなる回転群、空間群の対称性も破らない「トポロジカル秩序」のあるプラトー状態が可能であることを指摘したが、これをさまざまな格子、他の磁化の値に拡張し、新しいクラスのスピン液体状態が可能であることを示した。別の話題として、最近「マルチフェロイックス」などとの関連で再び脚光を浴びている量子らせん磁性体における三次元効果の厳密な手法(Bethe-Salpeter方程式による)による解析を拡張し、昨年度までの研究で示されていた、コーン構造(スピンが磁場に対して「傘状」になった状態)、強誘電性を示さない「fan構造」に加えて、マグノンの束縛状態が安定であり、束縛状態の凝縮によるいわゆる「スピンネマティック状態」が出現する領域があることをあらわに示した。また、超伝導のBCS理論とのアナロジーで、このような束縛状態形成に対する有効理論を構築した。
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