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強相関電子系における幾何学的フラストレーションの果たす役割

研究課題

研究課題/領域番号 14540356
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性一般(含基礎論)
研究機関京都大学

研究代表者

藤本 聡  京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10263063)

研究分担者 池田 浩章  京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (90311737)
研究期間 (年度) 2002 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2005年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2004年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2003年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2002年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワード三角格子 / スピン液体 / 繰り込み群 / 磁性 / フラストレーション / 超伝導 / 重い電子系 / 量子1次元系 / 近藤効果 / 幾何学的フラストレーション / パイロクロア / 金属絶縁体転移 / 量子1次元素 / 共形場理論 / 電荷秩序 / くりこみ群
研究概要

2次元量子三角格子反強磁性体の低エネルギー状態の研究
近年発見された三角格子上の2次元量子反強磁性体NiGa2S4では、実験の最低温度でも磁気相転移の兆候が熱力学量に現れず、また、中性子回折によると磁気相関長が格子間隔の数倍程度に留まっていることから、磁気転移を伴わないスピン液体状態が実現していることが示唆されている。他方、2次元三角格子上の量子反強磁性体に関する理論的研究はこれまで数多くなされてきており、絶対零度では120度構造の磁気転移を起こすと考えられている。しかしながら、転移温度以上において臨界揺らぎが、物理量にいかなる影響を及ぼすかについては、これまで十分な理論研究がなされていなかった。上述のNiGa2S4の実験結果を解釈する上でも、転移温度以上の有限温度での低エネルギーの性質を理解することは重要である。このような観点から、2次元量子三角格子反強磁性体の低エネルギー有効理論と考えられている0(3)×0(2)の対称性を持ったGinzburg-Landau-Wilson型の有効場理論に基づいて、非摂動的繰り込み群と呼ばれる手法を用いた解析を行った。その結果、この系では絶対零度で120度構造の磁気秩序を起こすが、その転移を誘起する揺らぎが有限温度で激しく発達して転移を1次的なものへと変えることが分かった。また、有限温度では、この1次転移を誘発する揺らぎが発達している領域と2次元の古典的な熱揺らぎで支配されている領域とのクロスオーバーが起こり、十分低温度では、前者の振る舞いで種々の性質が決定されることが明らかになった。特に1次転移を誘発する揺らぎが優勢な領域では、あたかも2次元のスピン波のような擬似的ボゾン励起で物理量の振る舞いが特徴付けられることが分かった。この結果は上述のNiGa2S4の実験結果を部分的に説明するものである。すなわち、この系では三角格子という幾何学的フラストレーションと2次元性の効果で転移温度が著しく抑えられ、転移温度近傍での臨界揺らぎによって物性が決定されていると考えられる。

報告書

(5件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (8件) 文献書誌 (7件)

  • [雑誌論文] Low energy properties of two-dimensional quantum triangular Heisenberg antiferromagnets2006

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fujimoto
    • 雑誌名

      Physical Review B (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Low energy properties of two-dimensional quantum triangular Heisenberg antiferromagnets :…2006

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fujimoto
    • 雑誌名

      Physical Review B (未定)(掲載予定)(in press)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnetoelectric effects in heavy fermion superconductors without inversion symmetry2005

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fujimoto
    • 雑誌名

      Physical Review B 72

      ページ: 24515-24515

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Quantum disordered ground states in frustrated antiferromagnets with multiple ring exchange interactions2005

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fujimoto
    • 雑誌名

      Physical Review B 72

      ページ: 24429-24429

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Quantum disordered ground states in frustrated antiferromagnets with multiple ring exchange2005

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fujimoto
    • 雑誌名

      Physical Review B 72

      ページ: 24429-24429

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Kondo Problem and Related One-Dimensional Quantum Systems : Bethe Ansatz Solution and Boundary Conformal Field Theory2005

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fujimoto, Norio Kawakami
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 74・1

      ページ: 67-72

    • NAID

      110001979339

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Boundary Critical Phenomena in the Heisenberg Spin-1/2 Chain with Open Ends2005

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fujimoto, Sebastian Eggert
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan (印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Asymptotically Exact Solution for Superconductivity near Ferromagnetic Criticality2004

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Fujimoto
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 73・8

      ページ: 2061-2064

    • NAID

      110001954934

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi Fujimoto: "Metal-to-Insulator Transition, Spin Gap Generation, and Charge Ordering in Geometrically Frustrated Electron Systems"Physical Review B. 67. 235102-1-235102-12 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi Fujimoto, Naoki Kwakami: "Drude Weight at finite temperatures for some nonintegrable quantum systems in one dimension"Physical Review Letters. 90. 197202 1-197202 4 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Fujimoto, S.Eggert: "Boundary Susceptibility in the Spin-1/2 Chain : Curie-Like Behavior without Magnetic Impurities"Physical Review Letters. 92. 037206 1-037206 4 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ikeda, Y.Nisikawa, K.Yamada: "Possibility of f-Wave Spin-Triplet Superconductivity in the CoO_2 Superconductor : A Case Study on a 2D Triangular Lattice in the Repulsive Hubbard model"Journal of the Physical Society of Japan. 73. 17-20 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi Fujimoto: "Geometorical-Frustration-Induced (semi-)Metal to Insulator Transition"Physical Review Letters. 89・22. 226402-1-226402-4 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi Fujimoto: "Hubbard chains network on corner-sharing tetrahedra : origin of the heavy-fermion state in LiV_2O_4"Physical Review B. 65. 155108-1-155108-5 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Satoshi Fujimoto: "Pseudogap Phenomena in the BCS Pairing Model"Journal of the Physical Society of Japan. 71・5. 1230-1233 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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