2015 Fiscal Year Research-status Report
電荷注入された量子スピン鎖におけるスピン-電荷ダイナミクスの研究
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26400376
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
横尾 哲也 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (10391707)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 量子スピン / スピンギャップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では電荷導入された一次元量子スピン系（Nd2-xCaxBaNiO5）における電荷ダイナミクスの観測と量子スピン鎖に与える効果の研究を目的としている。まず各電荷組成に対して良質かつ十分な量の単結晶育成とその評価を行った後、磁化率など熱力学的諸量の測定と中性子散乱を用いた電荷・スピンのダイナミクス測定を行う。当該年度は前年度までに得られた単結晶（電荷ドープ量x=0.035およびx=0.1）の中性子散乱実験とその解析を行った。パルス中性子の特長を最大限利用することによって、両組成とも一次元スピン鎖によると考えられるスピン分散関係がブリルアン領域全体に亘って観測された。ゾーン境界エネルギーは60meVで、電荷濃度依存性および温度依存性は見られなかった。このことからも観測された分散は量子スピン鎖由来の分散を示していることがわかる。一方、ゾーン中心近傍は大きな温度変化を示すことが明らかになった。磁気転移点より高温側では、本来電荷導入されていない系において摂動を受けない量子スピン鎖による寄与のみが期待される温度領域であるが、加えて電荷導入によると考えられる動的相関が観測された。ゾーン中心近傍のハルデンギャップ（~10meV）以下の領域である。その組成依存性を現在詳しく解析中である。また、23meVおよび38meV付近にフラットで強い励起が観測された。これは端数依存や温度依存を示さないことから、Ndイオンの結晶場励起と考えている。さらに、最低温（~10K）の測定では、およそ4meV付近に全く新しい励起が出現する。これについても現在解析を進めているところである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初予定していた研究計画に照らし合わせて、全体としては概ね順調に進展している。しかしながら、度重なるJ-PARCの運転停止により予定していた中性子散乱実験はやや遅れ気味である。H28年度は早々に実験を予定しており、遅れを取り戻す。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで行った組成よりも電荷導入量の多い試料についての実験を行う予定である。現在、その試料育成準備を進めている。併せて電荷導入されていないx=0組成についても、純粋なスピン成分抽出のために必要な試料であり、その実験も行う。夏までに育成と評価を完了させ、秋からのJ-PARC稼働に併せてこの二組成における中性子散乱実験を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
J-PARCの想定外停止が多発したために、実験消耗品の一部購入が延期されたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当該年度で実施する実験に際して執行予定である。
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[Journal Article] Science from the Initial Operation of HRC2015
Author(s)
S. Itoh, T. Yokoo, T. Masuda, H. Yoshizawa, M. Soda, Y. Ikeda, S. Ibuka, D. Kawana, T. J. Sato, Y. Nambu, K. Kuwahara, S. Yano, J. Akimitsu, Y. Kaneko, Y. Tokura, M. Fujita, M. Hase, K. Iwasa, H. Hiraka, T. Fukuda, K. Ikeuchi, K. Yoshida, T. Yamaguchi, K. Ono, Y. Endoh
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Journal Title
JPS Conference Proceedings
Volume: 8
Pages: 1-6
Peer Reviewed
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[Journal Article] Polarized Neutron Spectrometer for Inelastic Experiments at J-PARC: Status of POLANO Project2015
Author(s)
T. Yokoo, K. Ohoyama, S. Itoh, K. Iwasa, N. Kaneko, J. Suzuki, M. Ohkawara, K. Aizawa, S. Tasaki, T. Ino, K. Taketani, S. Ishimoto, M. Takeda, T. Oku, H. Kira, K. Hayashi, H. Kimura, T. J. Sato
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Journal Title
EPJ Web of Conferences
Volume: 83
Pages: 03018
Peer Reviewed
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