2012 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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| Keywords | スピンネマティック相 / J1-J2ジグザグ鎖 / フラストレート磁性体 / 磁気相図 / 三角格子 / 正方格子 |
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| Research Abstract |
１．スピンネマティック相での磁気励起とダイナミクス：スピンネマティック状態は、スピンの「液晶状態」とも呼べるような量子スピン状態で、スピン液体的な性質とスピン固体（従来型の磁気秩序状態）的な性質の両方を兼ね備えている。今回、特にボンド型スピンネマティック状態に注目して、研究を進めた。これまで、我々は、このスピンネマティック状態を記述する平均場理論を構成した。これに立脚して、スピンネマティック状態の磁気励起構造（特に動的スピン相関関数）を、平均場からの揺らぎの効果を取り込み計算した。さらに、NMRの核磁気緩和率及び比熱の低温での温度依存性を議論した。
２．擬1次元ジグザグ鎖における有限温度秩序化：1次元ジグザグ鎖の絶対零度において、スピンネマティック朝永ラッティンジャ液体及びスピン密度波液体が現れることが示されている。有限温度において鎖間の相互作用により、どのようにスピンネマティック及びスピン密度波の相関が成長するかを、摂動的に有効ハミルトニアンを求めて解析した。スピン密度波は、鎖間相互作用の1次摂動で効いてくるのに対し、スピンネマティック相関は、2次摂動から作られる。その結果、多くの場合、鎖間相互作用の効果で、スピン密度波が強くなることが分かった。また、有限温度相図を、定量的に求めた。
３．三角格子反強磁性体におけるマグノン凝縮相：三角格子反強磁性体における飽和磁場近傍の磁性相を、希薄ボーズ気体の理論を用いて解析した。フラストレーションのある系では、凝縮するマグノンの波数が複数あるため、どのような状態が実現するかは、マグノン間の相互作用に依存する。特に、三角格子上のJ1-J2-J3 模型を調べ、2つの波数の重ね合わせにより実現する非共面的なスパイラル状態の実現を見出した。また、飽和磁場直上では、状態に新たな縮退の出現に伴う連続対称性が現れることが分かった。
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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
当初の研究計画通りに進み、成果が得られている。また、最近の実験により得られた有限温度の磁場中相図を良く再現している。分野内の他の理論及び実験の研究に良い刺激を与えており、さらなる展開が期待されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
国内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。また、これまで得られた知見を用い、新たな量子相の探査を進めて行く。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
2011年度に震災の影響により、海外共同研究者の来日が減り、未使用額が発生したが、2012年度はほぼ共同研究も元通りに回復した。2013年度も海外共同研究者との共同研究を引き続き行う。次年度に使用する研究費により、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。
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