研究課題
若手研究(A)
スピンアイス現象を示すパイロクロア磁性体に現れる素励起は、クーロン相互作用するディラックモノポールと極めて良く似た性質を持つ。しかし、それが単に固体中の磁気緩和現象として現れるだけなのか、それとも準粒子のように運動して協力的現象をも引き起こし得るのかは、実験的に未だ明らかではない。本研究ではスピンアイスの典型例であるDy2Ti2O7や量子スピンアイスの候補物質であるTb2Ti2O7を取り上げて2次元モノポールや量子モノポールと呼べる固体中の新奇な素励起の現象を研究することに取り組んだ。そして、固体凝縮相におけるモノポールの協奏現象とよべる新奇ダイナミクスを明らかにした。
本研究の結果、モノポールの2次元ダイナミクスは2次元XYモデルの理想的な実験系であること、そしてモノポール対間の相関長が重要な物理量であることが明らかになった。これは、スピンアイスにおけるモノポールのダイナミクスに関する新しい実験事実であり、固体凝縮相における新奇な素励起の実態を明らかにした点で学術的に非常に重要な成果である。また、Tb2Ti2O7でも量子スピンアイスを特徴づけるモノポールの振る舞いを熱励起の情報として明らかにでき、今後の研究につながる研究成果をあげることができた。
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