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2021 Fiscal Year Annual Research Report

三角格子反強磁性体におけるボンドランダムネス効果の解明

Research Project

Project/Area Number 20J12289
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

渡邊 正理  東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2022-03-31
Keywords磁性 / ボンドランダムネス / フラストレーション / 量子スピン系 / 量子スピン液体 / 強相関電子系 / 物性実験 / 量子相
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は,交換相互作用の非一様性(ボンドランダムネス)の制御が容易なランダムボンド三角格子反強磁性体のモデル物質の合成法を確立し,ボンドランダムネスが三角格子反強磁性体の基底状態と磁気励起に及ぼす効果を実験的に解明することである.
2021年度はまず,(1)S=1/2ランダムボンド三角格子反強磁性体Ba2La2Co(Te1-xWx)2O12 (BLCTW)の低温比熱と低温磁化率の再解析を行った.さらに,比較対象として(2) S=1/2正方格子ランダムJ1-J2ハイゼンベルク反強磁性体SrLaCuSb1-xNbxO6 (SLCSN)と(3) S=1/2 面心立方格子(FCC)ランダムボンド反強磁性体Sr2CoTe1-xWxO6 (SCTW)の低温磁性の解明に取り組んだ.
最低温度0.35 Kまでの温度範囲で測定したBLCTWのゼロ磁場磁気比熱Cはべき乗則により再現された.また,最低温度1.8 Kまでの温度範囲で測定したBLCTWの磁化率χも比熱と同様にべき乗則により再現された.さらにC/T∝T^(-γ),χ∝T^(-γ)で表されるスケーリング則が成立することが明らかとなった.一方でSLCSNの低温磁気比熱は,べき乗則に従う比熱と弱く結合したスピンダイマーが呈するショットキー比熱の2つの成分によって再現された.BLCTWとSLCSNではともに,ボンドランダムネスによって磁気秩序は抑制された.しかし,それらの基底状態は異なる非磁性量子状態であると示唆された.
S=1/2 FCC格子ランダムボンド反強磁性体SCTWでは,ボンドランダムネスによって長距離磁気秩序は抑制され短距離秩序が生じることが比熱,磁化,muSR測定によって明らかとなった.2.5 Kで測定したSr2CoTe0.5W0.5O6の粉末中性子回折スペクトルには磁気散漫散乱が観測され,短距離秩序が生じていると示唆された.

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Contrasting magnetic structures in SrLaCuSbO6 and SrLaCuNbO6: Spin-1/2 quasi-square-lattice J1-J2 Heisenberg antiferromagnets2022

    • Author(s)
      Watanabe Masari、Kurita Nobuyuki、Tanaka Hidekazu、Ueno Wataru、Matsui Kazuki、Goto Takayuki、Hagihala Masato
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 105 Pages: 1 - 12

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.105.054414

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structures of magnetic excitations in the spin-1/2 kagome-lattice antiferromagnets Cs2Cu3SnF12 and Rb2Cu3SnF122022

    • Author(s)
      Saito Mutsuki、Takagishi Ryunosuke、Kurita Nobuyuki、Watanabe Masari、Tanaka Hidekazu、Nomura Ryuji、Fukumoto Yoshiyuki、Ikeuchi Kazuhiko、Kajimoto Ryoichi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 105 Pages: 1 - 15

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.105.064424

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Heavy-fermion metallic state and Mott transition induced by Li-ion intercalation in LiV2O4 epitaxial films2021

    • Author(s)
      Yajima Tatsuya、Soma Takuto、Yoshimatsu Kohei、Kurita Nobuyuki、Watanabe Masari、Ohtomo Akira
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 104 Pages: 1 - 7

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.104.245104

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 量子フラストレート反強磁性体におけるボンドランダムネス効果2022

    • Author(s)
      渡邊正理
    • Organizer
      日本中間子科学会研究会「ミュオンで見る磁性・超伝導物質研究の最前線」
    • Invited
  • [Presentation] スピン1/2フラストレート量子反強磁性体におけるボンドランダムネスの効果2022

    • Author(s)
      渡邊正理,栗田伸之,児島佑樹,齋藤睦己,伊藤孝,髭本亘,中村惇平,幸田章宏,田中秀数
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [Presentation] S=1/2カゴメ格子反強磁性体Cs2Cu3SnF12におけるスピノン励起」2022

    • Author(s)
      齋藤睦己,高岸龍之介,栗田伸之,渡邊正理,野村竜司,福元好志,池内和彦,梶本亮一,田中秀数
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [Presentation] スピン1/2面心立方格子ランダムボンド反強磁性体Sr2CoTe1-xWxO6の低温量子磁性2021

    • Author(s)
      渡邊正理,高橋佳歩,宮田侑,栗田伸之,伊藤孝,髭本亘,田中秀数
    • Organizer
      日本物理学会 2021年秋季大会

URL: 

Published: 2022-12-28  

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