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ボーズ系・量子スピン系におけるトポロジカル秩序とその端状態に対する数値的研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K17751
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

鈴木 隆史  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (40444096)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードトポロジカル状態 / 量子スピン / 量子モンテカルロ法 / キタエフスピン液体 / 量子スピン系 / 量子相転移 / 物性理論 / 統計力学 / 計算科学
研究成果の概要

近年トポロジカル量子状態に注目が集まっている.本研究では,1.蜂の巣格子上のSU(N)スピンを持つHeisenberg模型における基底状態相図を量子モンテカルロ法で調べた.その結果,蜂の巣格子の場合磁気秩序相はn > 4Nで消失し,非磁性相が現れることを明らかにした.ただしnはSU(N)スピンのヤング図表現,(1,n)に対応する.続いて,2.スピン液体の実現が期待されている蜂の巣格子Kitaevスピン液体関連物質に注目し,数値厳密対角化法を用いて磁気励起や比熱の温度依存性を調べた.拡張Kitaev模型の磁気励起,比熱温度依存性を明らかにし,関連物質の有効磁気模型の提案を行った.

研究成果の学術的意義や社会的意義

蜂の巣格子をもつ模型で現れるトポロジカル量子状態の特徴を数値計算によって調べた.1つ目は,先行研究で2次元ハルデーン状態が現れると期待される理論模型を調べ,予想された磁気秩序相と非磁気秩序相の境界が確かに存在することを明らかにした.2つ目は厳密にトポロジカル量子状態の一つ,スピン液体が現れる模型の候補物質に注目し,実験を通してスピン液体の特徴を如何に見出すかの提案を行った.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 12件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Quantized ΔS = 2 Excitation Spectra by Confinement in an S = 1 Spin Chain2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Takafumi、Suga Sei-ichiro
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 88 号: 5 ページ: 053702-053702

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.053702

    • NAID

      40021885732

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantized excitation spectra by magnon confinement in quasi-one-dimensional S=1 spin systems2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Takafumi、Suga Sei-ichiro
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 18 ページ: 134424-134424

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.180406

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Field dependence of THz spectra of effective models for α-RuCl32018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki T.、Suga S.
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 号: 10 ページ: 101414-101414

    • DOI

      10.1063/1.5042500

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal properties of spin-S Kitaev-Heisenberg model on a honeycomb lattice2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Takafumi、Yamaji Youhei
    • 雑誌名

      Physica B: Condensed Matter

      巻: 536 ページ: 637-639

    • DOI

      10.1016/j.physb.2017.09.105

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effective model with strong Kitaev interaction for α-RuCl32018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Suzuki and Sei-ichiro Suga
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 97 号: 13 ページ: 180406-180406

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.134424

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamical spin structure factors of $\alpha$-RuCl$_3$2018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Suzuki and Seiichiro Suga
    • 雑誌名

      J. Phys: Conf. Ser.

      巻: 969 ページ: 012123-012123

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Magnetic excitations of Kitaev-Heisenberg models on honeycomb lattices2017

    • 著者名/発表者名
      Yamada Takuto、Suzuki Takafumi、Suga Sei-ichiro
    • 雑誌名

      Physica B: Condensed Matter

      巻: 525 ページ: 91-93

    • DOI

      10.1016/j.physb.2017.09.010

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Clues and criteria for designing a Kitaev spin liquid revealed by thermal and spin excitations of the honeycomb iridate Na2IrO32016

    • 著者名/発表者名
      Youhei Yamaji, Takafumi Suzuki, Takuto Yamada, Sei-ichiro Suga, Naoki Kawashima, and Masatoshi Imada
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 93 号: 17 ページ: 174425-174425

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.174425

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Ground-state phase diagram of the extended Kitaev-Heisenberg model on a honeycomb lattice2019

    • 著者名/発表者名
      Sei-ichiro Suga, T. Yamada, Takafumi Suzuki
    • 学会等名
      American Physical Society march meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantized magnon-excitation continuum in quasi one-dimensional antiferromagnetic S=1 Heisenberg systems2019

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Suzuki, Sei-ichiro Suga
    • 学会等名
      American Physical Society march meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 蜂の巣格子拡張キタエフ模型の基底状態相図2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆史,菅誠一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 蜂巣格子上 K-J-Γ 模型の摂動クラスター展開による基底状態相図 22019

    • 著者名/発表者名
      山田拓人,鈴木隆史,菅誠一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Dynamical properties of α-RuCl3 in magnetic fields2018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Suzuki, Sei-ichiro Suga
    • 学会等名
      International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2018(HFM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effective model with strong Kitaev interaction for α-RuCl_32018

    • 著者名/発表者名
      Sei-ichiro Suga, Takafumi Suzuki
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantized excitation spectra by magnon confinement in quasi S=1 spin-chain systems2018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Suzuki, Sei-ichiro Suga
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 蜂巣格子上 Kitaev-Heisenberg 模型と非対角相互作用効果の摂動クラスター展開による検討2018

    • 著者名/発表者名
      山田拓人,鈴木隆史,菅誠一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 蜂の巣格子磁性体α-RuCl3の有効模型と磁場中励起22018

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆史,菅誠一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Effective model for α-RuCl32018

    • 著者名/発表者名
      Sei-ichiro Suga, Takafumi Suzuki
    • 学会等名
      Correlated electrons in transition-metal compounds: new challenges(cetmc18)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantized magnon-excitation coninuum in quasi-one-dimensional S=1 antiferromagnetic spin-chain systems2018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Suzuki, Sei-ichiro Suga
    • 学会等名
      Correlated electrons in transition-metal compounds: new challenges(cetmc18)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantized excitation spectra by magnon confinement in quasi-one-dimensional S=1 spin systems2018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Suzuki
    • 学会等名
      Tensor network states : algorithm and applications TNSAA2018-2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 蜂の巣格子拡張キタエフ模型の基底状態相図2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆史
    • 学会等名
      ポスト「京」重点課題(7)「次世代の産業を支える新機能デバイス・ 高性能材料の創成(CDMSI)」第4回シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Dynamical and thermal properties of the Kitaev honeycomb-lattice magnet RuCl32018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Suzuki
    • 学会等名
      American Physical Society March meeting 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 蜂の巣格子磁性体α-RuCl3の有効模型と磁場中励起2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆史,菅誠一郎
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 擬一次元量子スピン系における離散励起スペクトル2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆史,菅誠一郎
    • 学会等名
      第2回CDMSI(ポスト京 重点課題7)研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermal properties of spin-S Kitaev-Heisenberg model on a honeycomb lattice2017

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Suzuki and Seiichiro Suga
    • 学会等名
      Strongly Correlated Electron Systems 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of magnetic excitations with series expansion methods for Kitaev-Heisenberg models on honeycomb lattices2017

    • 著者名/発表者名
      Takuto Yamada, Takafumi Suzuki, and Seiichiro Suga
    • 学会等名
      Strongly Correlated Electron Systems 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Dynamical spin structure factors of a-RuCl32017

    • 著者名/発表者名
      Seiichiro Suga and Takafumi Suzuki
    • 学会等名
      International Conference on Low Temperature Physics, LT28
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Magnetic excitations with series expansion methods for Kitaev-Heisenberg models on honeycomb lattices2017

    • 著者名/発表者名
      Seiichiro Suga, Takuto Yamada, and Takafumi Suzuki
    • 学会等名
      International Conference on Low Temperature Physics, LT28
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 擬1次元S=1量子スピン鎖における離散磁気励起2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆史,菅誠一郎
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 蜂の巣格子磁性体α-RuCl3のミニマルモデルと磁場中励起2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆史
    • 学会等名
      第3回CDMSI(ポスト京 重点課題7)研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 蜂の巣格子磁性体α-RuCl3の動的性質2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆史
    • 学会等名
      第二回量子スピン液体研究の新展開
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 蜂の巣格子状のSU(N)ハイゼンベルク模型における基底状態とその端状態2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆史
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Two-peak structure in temperature dependence of the specific heat in spin-S Heisenberg-Kitaev models on a honeycomb lattice2017

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Suzuki and Youhei Yamaji
    • 学会等名
      APS march meeting 2017
    • 発表場所
      New Orleans
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Unavoidable gapless edge state of bosonic Mott state trapped in two-dimansional optical lattices2016

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Suzuki and Masahiro Sato
    • 学会等名
      STATPHYS26
    • 発表場所
      Lyon, France
    • 年月日
      2016-07-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 蜂の巣格子上のスピンSキタエフ模型と比熱ピーク2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆史,山地洋平
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 蜂の巣格子磁性体の磁気励起と熱力学的性質2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木隆史
    • 学会等名
      第一回 量子スピン液体研究の新展開
    • 発表場所
      東京大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamical and thermal properties of Kitaev-Heisenberg magents2016

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, Y. Yamaji, T Yamada, and S. Suga
    • 学会等名
      TNQMP2016
    • 発表場所
      東京大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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