絶対零度の臨界温度を持つボースグラス相への臨界現象のNMR・μSRによる研究

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21540344
• Research Institution: Sophia University
• Principal Investigator: 後藤 貴行 Sophia University, 理工学部, 教授 (90215492)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 栄男 独立行政法人理化学研究所, 岩崎先端中間子研究室, 協力研究員 (40327862) ; 中村 統太 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (50280871)
• Keywords: スピンギャップ / 量子スピン系 / NMR / μSR / 不純物誘起磁気転移

Research Abstract

フェルミ粒子系の基底状態は超伝導であり、乱れを導入するとAnderson局在との競合が起こる。一方、ボース粒子系の基底状態はBose-Einstein凝縮相であり、乱れを導入すると絶対零度において『ボースグラス相』が現れることがM.P.A. Fisherらによって理論予想されているが、未だその実体は検証されていない。ボースグラス相は絶対零度で現れるため、実験室すなわち有限温度で直接観測するのは難しい。これまでの研究は、ボースグラス相とBEC相との相境界の変化に関するものが殆どであった。本申請の目的は、NMRとμSRというミクロプローブを用いて、乱れた量子スピン磁性体における絶対零度へ向かう臨界現象をダイレクトに捉え、ボースグラス相が実在するか検証を行うものである。
本年度は二つのスピンギャップ系の固溶系であるIPA1-Cu(CI_xBr_<1-x>)_3において不純物誘起磁気転移が見られる組成域x=0.44-0.87の相境界が、0.55程度までずれていること、および、外側x<0.44においても低温で強いスピンゆらぎが存在しながら希釈冷凍温度域まで磁気転移せず、基底状態がボースグラスである可能性を明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] ^1H-NMR Spin-Lattice Relaxation Rate of the Quantum Spin System(CH_3)_2CHNH_3Cu(Cl_xBr_<1-x>)_3 with x=0 and 0.35 (2009)
  • Author(s): Akira Oosawa, Takao Suzuki, Keishi Kanada, Takayuki Goto, Hirotaka Manaka
  • Journal Title: Phys.Rev.B80(2009) 80 Pages: 064407-1-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin fluctuations in the ground state of doped quantum spin system TlCu_<1-x>Mg_xCl_3 with x=0.0047 probed by muon-spin-relaxation(μSR)technique (2009)
  • Author(s): Takao Suzuki, Fumiko Yamada, Isao Watanabe, Teiichiro Matsuzaki, Takayuki Goto, Akira Oosawa, Hidekazu Tanaka
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn.78(2009) 78 Pages: 074705-15
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ^<63/65>Cu^- and ^<35/37>Cl-NMR Studies of Triplet Localization in the Quantum Spin System NH_4CUCl_3 (2009)
  • Author(s): H.Inoue, S.Tani, S.Hosoya, K.Inokuchi, T.Fujiwara, T.Saito, T.Suzuki, A.Oosawa, T.Goto, M.Fujisawa, H.Tanaka, T.Sasaki, S.Awaji, K.Watanabe, N.Kobayashi
  • Journal Title: Phys.Rev.B79(2009) 79 Pages: 174418-1-5
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 量子スピンラダー磁性体IPACu(Cl_xBr_<1-x>)_3(0.87<x<1.0)の強磁場中における^<35/37>Cl-NMR (2010)
  • Author(s): 中島紗織, 鈴木栄男, 渡邊功雄, 真中浩貴, 後藤貴行
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2010-03-20
• [Remarks]
  • URL: http://www.ph.sophia.ac.jp/~goto-ken