| 研究課題/領域番号 |
12640366
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
物性一般(含基礎論)
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
夏目 雄平 千葉大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (80114312)
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| 研究分担者 |
中山 隆史 千葉大学, 理学部, 教授 (70189075)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2001年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2000年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
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| キーワード | 磁気ラマン散乱 / はしご格子 / 反強磁性体 / 交換散乱機構 / 量子スピン / 数値対角化計算 / 摂動論 / スピンギャップ / 梯子構造反強磁性体 / 量子スピン系 / シングレット基底状態 / トリプレット対の励起 |
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| 研究概要 |
量子反強磁性体としての低次元系は極めて特異な性質を持っており、基底状態に関する研究例は多い。しかし、励起状態が関与する光学的性質の研究例は少ない。ここでは理論面から、低次元系を対象に、光学的性質の中でも反強磁性体特有な交換散乱機構による磁気ラマンスペクトルについて研究した。特に1次元系と2次元系を結ぶものとしてはしご系に注目した。これは対応する実験がCaV_2O_5で行われており、実際、極めて非対称な形状で、低エネルギー側に大きくつき出した幅の広い、磁気ラマンスペクトルが得られていたが、その起因は不明であった。ここで計算を行ったモデルとしては2本の足を持つはしごで横木のボンドの反強磁性交換相互作用Jrが足のボンドの反強磁性交換相互作用Jcよりも強い場合を扱う。これは実際の結晶で推測されている。また量子性の強いスピンの大きさ1/2でHeisenberg型交換相互作用が最近接に働く系を考えている。
本研究によって、基底状態を横木にsinglet dimerが並んだ状態とし、ラマン活性な励起状態を横木に2つのtriplet dimerがrung上に並んだもので表されることがわかった。その場合、交換散乱の特徴から、triplet dimer対が隣の横木にある場合が最も強い散乱強度を得ることがわかった。実際、2つのtriplet dimerがrung上に並んだもの全体に関しての状態密度ぽエネルギーに対して対称であるにもかかわらず、基底状態から励起状態への遷移要素を考慮すると低エネルギー側の方がtriplet dimer対が隣の横木にあるために全体の強度を稼ぐことになる。これが、実験で得られた非対称なスペクトル形状の起源であることが明かになった。
この解析によって、量子性の強い低次元反強磁性系においては、磁気ラマン散乱によって、励起状態の構造、あるいはスピンギャプの起源を調べる有力な方法が与えられたことになる。
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