2011 Fiscal Year Research-status Report
磁性体中のスピンの量子ネマティック状態における普遍的特性とダイナミクスの解明
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23540397
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
桃井 勉 独立行政法人理化学研究所, 古崎物性理論研究室, 専任研究員 (80292499)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
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| Keywords | スピンネマティック相 / 三角格子 / J1-J2ジグザグ鎖 / 動的物理量 / 多体スピン交換模型 / 磁気相図 / フラストレート磁性体 / スピン密度波 |
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| Research Abstract |
スピンネマティック相の出現を理論的に検証すると同時に、その特性を明らかにするために、以下の研究を行った。１. 固体ヘリウム３薄膜の核磁性を記述する三角格子多体スピン交換模型において、スピンネマティック状態が基底状態に現れることを示した。また、この模型は、最近の固体ヘリウム3薄膜の磁化曲線中に観測されたせまい1/2磁化プラトーを良く再現することを確認した。これらの結果から、固体ヘリウム3薄膜において、スピンネマティック状態が実現していることが期待される。２. 正方格子上のJ1-J2スピン模型において、最近接相互作用J1が強磁性の時、J1とJ2の競合が強い領域において、スピンネマティック相が出現することを変分モンテカルロ計算により示した。３. N自由度を持つ一般化したJ1-J2スピン模型を用いてスピンネマティック状態を記述し、1/N展開法によりスピンネマティック相における動的物理量の振る舞いを明らかにした。４. 近年、擬1次元銅酸化物フラストレート磁性体(LiCuVO4など)が、マルチフェロイクスおよび多極子秩序相を示す系として、注目を集めている。これらは全て最近接強磁性相互作用J1と次近接反強磁性相互作用J2を持つJ1-J2スピン鎖構造を有している。我々は、J1-J2スピン鎖模型に3次元鎖間結合を加えた系を調べ、温度磁場相図を完成させた。鎖間結合の種類に依存しながらスピン密度波相またはネマティック相が低温で現れることを定量的に示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
固体ヘリウム3薄膜の磁性はここ10年ぐらい間の未解決の問題であったが、この問題に対し、理論模型から一つの答えを与えた。これは特筆すべき成果であり、一つの目標が達成された。なお、震災の影響により、海外共同研究者の来日が少なくなったが、e-mailおよびスカイプ等の通信手段により、研究を遅らせることなくスムーズに進行させることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、海外の共同研究者との共同研究を積極的に進め、2次元系におけるスピンネマテック状態の有効理論の構築へ向けて研究を進めていく。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
2011年度は震災の影響により、海外の共同研究者の来日が予定よりも大きく減った。そのため海外との共同研究を次年度に移行して行うこととなった。次年度に使用する全ての研究費により、海外からの共同研究者の招へいを行うと共に、自ら海外に出張し、共同研究を進める予定である。また、次年度は、カナダで開催される当該分野の国際会議"Highly Frustrated Magnetism 2012"およびイギリスで開催される国際会議"Quantum Fluids and Solids 2012"に出席し、研究成果を発表する予定である。
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