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結合スピンチューブ系におけるフラストレーション効果と新奇立体秩序の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 16J02724
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 数理物理・物性基礎(理論)
研究機関新潟大学

研究代表者

関 孝一  新潟大学, 大学院自然科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2017年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2016年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード磁性 / スピン / 相転移 / フラストレーション / モンテカルロシミュレーション / 臨界現象
研究実績の概要

本年度の研究では、イベント連鎖モンテカルロ法を用いることで、結合チューブ系と積層カゴメ格子系において実現する二種類の立体秩序Cuboc1, 2への相転移を解析した。イベント連鎖モンテカルロ法は近年提唱された新しいシミュレーション手法であり、フラストレーション系における緩和を劇的に改善する。詳細な解析の結果、結合三角チューブ及びJ1-J2積層カゴメ格子におけるCuboc2転移ではエネルギーヒストグラムにダブルピークが現れ、弱い一次転移であることが明らかとなった。さらに、J1-J2積層カゴメ格子と断熱的に接続されたJ1-Jd積層カゴメ格子におけるCuboc2転移では、ダブルピークが見えにくくなるものの一次転移を支持する結果が得られた。一方で、最近接相互作用が反強磁性のJ1-Jd積層カゴメ格子におけるCuboc1転移では、二次転移的な振る舞いが得られたが、推定されたηは誤差の範囲で0になった。そこで、相互作用パラメータを変化させて詳細に相転移を解析したところ、パラメータと共に臨界指数がシフトした。このような臨界指数の非普遍的な振る舞いは、バルクの極限で弱い一次転移が出現する兆候であると考えられる。以上の解析により、結合チューブ及び積層カゴメ格子における立体秩序Cuboc1, 2への相転移はどちらも弱い一次転移であり、立体秩序への相転移を記述すると考えられる対称性に基づいた有効模型であるO(3)×O(3) Landau-Ginzburg-Wilson模型の漸近展開で得られている結果と整合することを数値シミュレーションの立場から明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Phase Transitions for Cuboc Orders in Stacked Kagome Heisenberg Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Seki Kouichi、Okunishi Kouichi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 2 ページ: 023001-023001

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.023001

    • NAID

      210000134681

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spin-Wave Analysis for Kagome-Triangular Spin System and Coupled Spin Tubes: Low-Energy Excitation for the Cuboc Order2017

    • 著者名/発表者名
      Ochiai Masahiro、Seki Kouichi、Okunishi Kouichi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 86 号: 11 ページ: 114701-114701

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.114701

    • NAID

      210000134583

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 積層カゴメ格子における立体秩序Cubocの相転移2018

    • 著者名/発表者名
      関 孝一
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 立体磁気秩序形成に伴う相転移と臨界現象2017

    • 著者名/発表者名
      関 孝一
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 積層カゴメ格子における立体磁気秩序Cubocに対する相転移の解析2017

    • 著者名/発表者名
      関孝一、奥西巧一
    • 学会等名
      日本物理学会 第71回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府・豊中市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Event-chainモンテカルロ法を用いた立体磁気秩序を持つスピン系における相転移の解析2016

    • 著者名/発表者名
      関孝一、奥西巧一
    • 学会等名
      日本物理学会 第45回新潟支部例会
    • 発表場所
      新潟大学五十嵐キャンパス(新潟県・新潟市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 立体磁気秩序を持つスピン系における相図と臨界指数の解析2016

    • 著者名/発表者名
      関孝一、奥西巧一
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学各間キャンパス(石川県・金沢市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Snapshot spectrum of the world-line quantum Monte Carlo for one-dimensional quantum spin systems2016

    • 著者名/発表者名
      Kouichi Seki and Kouichi Okunishi
    • 学会等名
      Fourth Workshop on Tensor Network States: Algorithms and Applications
    • 発表場所
      Hsinchu (Taiwan)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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