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1次元スピンギャップ磁性体における量子相転移現象の実験的解明

研究課題

研究課題/領域番号 17540331
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Ⅱ
研究機関九州大学

研究代表者

日高 雅子  九州大学, 大学院工学研究院, 助手 (00264094)

研究分担者 河江 達也  九州大学, 大学院工学研究院, 助教授 (30253503)
井戸垣 俊弘  九州大学, 大学院工学研究院, 教授 (40038013)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2006年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2005年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワードスピンギャップ / 1次元ハイゼンベルグ系 / 反強磁性交替鎖 / 極低温・磁場中測定 / 磁場誘起相転移 / 朝永-ラッティンジャー液体 / F_5PNN / DMACuCl_3 / 一次元ハイゼンベルグ系 / 極低温・磁場中比熱測定
研究概要

磁気異方性のない典型的なスピンギャップ系であるスピンS=1/2一次元ハイゼンベルグ反強磁性交替鎖pentafulorophenyl nitronyl nitroxide(F_5PNN)と、二つの臨界磁場領域を持つという特徴的な磁気特性を示す(CH_3)_2NH_2GuCl_3(DMACuCl_3)という二種類の物質を用い、スピンギャップ系の磁場誘起相転移の機構解明と、朝永-ラッティンジャー液体(TL液体)を目指し実験を行った。
F_5PNNにおいて極低温・磁場中比熱測定よりそのギャップ磁場はH=3T、飽和磁場はH=6.5Tであることを明らかにした。また臨界磁場領域(3T≦H≦6.5T)では7=250mK以下の極低温で磁場誘起秩序が出現することを見出した。磁場誘起秩序相より高温側における全磁場領域の比熱が、同じく磁気異方性のないスピンギャップ系である一次元スピン梯子磁性体における理論計算と定性的に一致することを示し、一連の振舞がスピンギャップ系に普遍的なものであることを初めて実験的に示した。さらに、比熱のブロードピークが見られた磁場・温度領域において、NMR緩和率ではTL液体の出現を示唆する幕異常・が観測されていることを示し、ブロードピークがTL液体に関連した低エネルギー励起に起因する可能性があること示した。
DMACuGl_3ではギャップ磁場領域(2 T≦H<3.5 T)における比熱には、二つの緩やかな極大が現れること、それより低磁場(H<2 T)および高磁場領域(H≧3.5 T)においては、磁気秩序を示唆する鋭いピークが見られることを示した。ギャップ領域の比熱は、理論計算との比較を行うことにより、強磁性(F)ダイマーと反強磁性(AF)ダイマーが弱い反強磁性相互作用で結合しながら交互に並ぶという、特異な一次元鎖モデルによって説明できることを明らかにした。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2006 2005

すべて 雑誌論文 (20件)

  • [雑誌論文] Possible Observation of the Quadrupolar Kondo Effect in Dilute Quadrupolar System Pr_xLa_<1-x>Pb_3 for x≦O.052006

    • 著者名/発表者名
      T.Kawae 他 6名
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 96

      ページ: 27210-27210

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Coexisting Ferromagnetic Order and Disorder in a Uniform System of Hydroxyhalide Co_2(OH)_3Cl2006

    • 著者名/発表者名
      X.G.Zheng, T.Kawae, 他3名
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 97

      ページ: 247204-247204

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Non-Fermi Liquid Behavior in Pr-based Dilute Quadrupolar System2006

    • 著者名/発表者名
      T.Kawae 他8名
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds 408

      ページ: 47-50

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pressure-induced Valence Change in the Rare Earth Metals : The Case of Praseodymium2006

    • 著者名/発表者名
      N.Tateiwa, A.Nakagawa, K.Fujio, T.Kawae, K.Takeda
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds 408

      ページ: 244-247

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Single-crystal Growth of Layered Ce-Ni-Ge Ternary Compounds2006

    • 著者名/発表者名
      M.Ohashi, G.Oomi, K.Ishida, I.Satoh, T.Komatsubara, T.Kawae, K Takeda
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds 408

      ページ: 84-87

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Molecular Field and Monte Carlo Study for the Mixed-Spin Axial Next-Nearest- Neighbor Ising Model2006

    • 著者名/発表者名
      T.Kasama, Y.Muraoka, T.Idogaki
    • 雑誌名

      Physical Review B73

      ページ: 214411-214411

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Possible Observation of the Quadrupolar Kondo Effect in Dilute Quadrupolar System Pr_xLa_<1-x>Pb_3 for x≦0.052006

    • 著者名/発表者名
      T.Kawae, K.Kinoshita, Y.Nakaie, N.Tateiwa, K.Takeda, H.S.Suzuki, T.Kitai.
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 96

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Coexisting Ferromagnetic Order and Disorder in a Uniform System of Hydroxyhalide Co_2(OH)_3Cl2006

    • 著者名/発表者名
      X.G.Zheng, T.Kawae, H.Yamada, K.Nishiyama, C.N.Xu
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 97

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Non-Fermi Liquid Behavior in Pr-based Dilute Quadrupolar System2006

    • 著者名/発表者名
      T.Kawae, K.Kinoshita, CS.Li, Y.Nakaie, Y.Yoshida, M.Hitaka, N.Tateiwa, K.Takeda, T.Kitai
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds 408

      ページ: 47-50

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Pressure-induced Valence Change in the Rare Earth Metals : The Case of raseodymium2006

    • 著者名/発表者名
      N.Tateiwa, A.Nakagawa, K.Fujio, T.Kawae, K.Takeda
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds 408

      ページ: 244-247

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Single-crystal Growth of Layered Ce-Ni-Ge Ternary Compounds2006

    • 著者名/発表者名
      M.Ohashi, G.Oomi, K.Ishida, I.Satoh, T.Komatsubara, T.Kawae, K Takeda
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds 480

      ページ: 84-87

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Molecular Field and Monte Carlo Study for the Mixed-Spin Axial Next-Nearest-Neighbor Ising Model2006

    • 著者名/発表者名
      T.Kasama, Y.Muraoka, T.Idogaki
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 73

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Possible Observation of the Quadrupolar Kondo Effect in Dilute Quadrupolar System Pr_xLa_<1-x>Pb_3 for x≦0.052006

    • 著者名/発表者名
      T.Kawae 他 6名
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 96

      ページ: 27210-27210

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Molecular Field and Monte Carlo Study for the Mixed-Spin Axial Next-Nearest-Neighbor Ising Model2006

    • 著者名/発表者名
      T.Kasama, Y.Muraoka, T.Idogaki
    • 雑誌名

      Physical Review B73

      ページ: 214411-214411

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Specific Heat Study of an S=1/2 Alternating Heisenberg Spin Chain System : F5PNN in a Magnetic Field,2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Yoshida et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 94巻・3号

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Unconventional magnetic transitions in the mineral clinoatacamite Cu2Cl(OH)32005

    • 著者名/発表者名
      X.G.Zheng et al.
    • 雑誌名

      Physical Review B 71巻・5号

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnetic ordering in a genuine organic crystal with triangular antiferromagnetic spin units2005

    • 著者名/発表者名
      K.Takeda et al.
    • 雑誌名

      Physical Review B 72巻・2号

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Coexistence of Long Range Order and Spin Fluctuation in Geometrically Frustrated Clinoatacamite Cu2Cl(OH)32005

    • 著者名/発表者名
      X.G.Zheng et al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 95巻・5号

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Low-Temperature Properties in Dilute Quadrupolar Compound PrxLa1-xInAg22005

    • 著者名/発表者名
      T.Kawae et al.
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 74巻・8号

      ページ: 2332-2337

    • NAID

      130004539377

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Specific Heat Study on a Novel Spin-Gapped System : (CH3)2NH2CuCl32005

    • 著者名/発表者名
      Y.Yoshida et al.
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 74巻・11号

      ページ: 2917-2920

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2020-05-15  

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