2013 Fiscal Year Annual Research Report
フラストレート磁性体のカイラル秩序化と異常伝導現象
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25247064
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
川村 光 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (30153018)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷口 年史 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80207183)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | フラストレーション / 量子スピン液体 / ランダムネス / トポロジカル励起 / 3角格子 / カゴメ格子 / 厳密対角化 / カイラリティ |
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| Research Abstract |
相互作用に強い競合を有するフラストレート系は、フラストレーションに伴う強い揺らぎの効果のため、しばしば、フラストレートしていない通常の系とは異なった新奇な諸物性を示す。本基盤Ａ研究では、３角格子、カゴメ格子やパイロクロア格子上の幾何学的フラストレート・スピン系やスピングラスを主な対象に、近年の実験結果を参照しつつ、フラストレーション起源の新奇な低温量子状態や秩序化現象、トポロジカル励起を理論的に探究している。特にフラストレーション起源の様々なスピン液体状態、スカーミオンやZ2ボルテックス等のトポロジカル励起、カイラルグラスやスピン‐カイラリティ分離等の新奇な秩序化現象を探査・解明し、実験へのフィードバックを目指す。初年度は特に、近年いくつかの幾何学的フラストレート磁性体で実験的に観測されているスピン液体状態の本性の解明に大きな進展があった。即ち、3角格子上のランダムな相互作用を持つ S=1/2 反強磁性ハイゼンベルグモデルの低温量子状態を厳密対角化の手法により数値的に調べ、このモデルが低温で、実験で観測されるものと類似の絶対温度に比例する比熱で特徴付けられるギャップレスの量子スピン液体的挙動を示すこと、それが random-singlet というべき状態になっていることを明らかにした。ランダムネスの原因として、3角格子有機磁性体の場合には、ダイマー分子に存在する誘電自由度とスピンの結合が考えられる。また、NMR縦緩和率の計算結果から、フラストレーション誘起のトポロジカル励起であるZ2ボルテックスが有限温度で重要な役割を果たしてい可能性の示唆も得た。現在、同様の計算を、最近注目を集めている herbertsmithite を念頭に、カゴメ系に対し行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
近年実験的に、フラストレートした有機磁性体や無機混晶系で見出されている量子スピン液体現象に関し、ランダムネスが誘起した random-singlet phase であることを示唆する数値計算結果を得た。得られたデータは、近年議論の対象になっていた実験結果をコンシステントに説明する。3角格子系に関する論文を公表し、現在カゴメ格子系に関する論文を執筆中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に進展したランダムなフラストレート・スピン系の低温での量子スピン液体状態の解明を、より強力に進めたい。具体的には、カゴメ格子系について厳密対角化法に基づく計算を行い、合わせて実験との比較検討の際に重要となる動的構造因子の計算も行いたい。現在、関連する量子スピン液体現象の実験が、有機・無機双方の物質を対象に急速な展開を見せており、本基盤研究においても、特に理論計算の方をスピーディに進めていきたい。
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Research Products
(4 results)
