2015 Fiscal Year Annual Research Report
多極子自由度がもたらす異方的超伝導および新奇量子現象の開拓
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26800196
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
岡部 博孝 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, 特別助教 (20406838)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | スピン軌道相互作用 / 強相関電子系 / 磁気相転移 / フラストレーション / μSR |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子の多極子自由度（スピンと電荷、軌道自由度がもたらす高次の自由度）による新奇現象開拓の一環として、昨年度に発見された新物質β'-LiCoPO4の物性解明を行った。β'-LiCoPO4は強磁性的に配列したCo2+ (s = 3/2) スピン鎖間の反強磁性的相互作用によって多彩な磁気秩序を示す。特にTN2 = 10.5 Kで現れる整合－非整合型反強磁性転移は磁気一次相転移であり、降温過程において著しい過冷却が見られる。この過冷却相において、新たに“長時間磁気相変態”という興味深い現象が発見された。長時間磁気相変態とは、通常の磁気相転移とは異なり、転移温度以下において数時間以上もの時間をかけてゆっくりと相転移が進行する現象である。中性子回折法およびミュオンスピン回転緩和法（μSR）による実験の結果、長時間磁気相変態を発現するメカニズムとして、一次元的に連なった電子スピンによる多量体（スピンポリマー）が形成されている可能性が判明した。多量体内部の自由度に外部（多量体間）の自由度が追加されることによって、非常に遅い磁気秩序化現象が出現したと予想される。β'-LiCoPO4で観察された長時間磁気相変態は、一般的な物質（氷など）の結晶成長過程との類似性が高く、核生成・成長機構と本質的には同一の現象であると推察される。本現象を研究することは、水や合金、ガラスの相転移など、物性物理学における普遍的な現象のさらなる理解へとつながるだけでなく、レオロジー（流動学）などの、より広い学術分野へと展開する可能性をも秘めていると予想される。
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