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強相関電子系におけるリング交換がもたらすエキゾティックな量子現象の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 18043023
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

坂井 徹  日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (60235116)

研究分担者 岡本 清美  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (40152342)
大塚 雄一  日本原子力研究開発機構, 協力研究員 (30390652)
野村 清英  九州大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (70222205)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2007年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2006年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワード強相関電子系 / リング交換 / 量子ゆらぎ / スピン液体 / スピンギャップ
研究概要

強相関電子系である銅酸化物高温超電導体やスピンラダー系において、各正方形プラケット上ではたらく量子スピン間のリング交換相互作用が引き起こす新奇な現象について、数値的厳密対角化と有限サイズスケーリングを用いて理論的に研究した。その結果、以下のような現象が起きることが理論的に予測された。
銅酸化物高温超伝導体の電荷ストライプ
銅酸化物高温超伝導体の伝導面であるCu02面の性質を理論的に記述するt-J模型の数値的厳密対角化により、リング交換が十分大きい場合には、中性子散乱やSTMで観測されている電荷ストライプが起こりえることが判明した。とくにリング交換があまり強くない場合は斜め方向の電荷ストライプが、リング交換が非常に強い場合には縦・横の電荷ストライプが生じることも判明し、定性的な理論相図を得た。
・スピンラダー系の磁場誘起非整合秩序
スピンラダー系に十分強いリング交換が働くとき、その磁化過程では、飽和磁化の半分のところに磁化プラトーが出現することが予測されていたが、その磁化プラトーの前後付近に新しく非整合秩序相が現れることを理論的に示した。この磁場誘起非整合秩序は、従来の反強磁性秩序と共存する可能性があり、共存する場合にはマグノンのスーパーソリッド相となる。今後はこの共存の可能性を明らかにすることが重要となる。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2008 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (22件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Quantum Spin Flop Transition in Nanowire Ferrimagnets2007

    • 著者名/発表者名
      T. Sakai
    • 雑誌名

      Physica E 40

      ページ: 359-362

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Field-Induced Incommensurate Order in Frustrated Spin Ladder2007

    • 著者名/発表者名
      T. Sakai
    • 雑誌名

      Journal of Physic: Condensed Matter 19

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Phase Transition in the Three-Leg Spin Nanotube2007

    • 著者名/発表者名
      T. Sakai
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interplay between the Trimerization and Frustration in Spin-1/2 Distorted Diamond Type Spin Chain with the XXZ Anisotropy2007

    • 著者名/発表者名
      K. Okamoto
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] One-Third Magnetization Plateau in an Anisotropic (S,S')=(1,2) Spin-Alternating Chain2007

    • 著者名/発表者名
      T. Tonegawa
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 76

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite-Field Ground State of an S=1 Zigzag Ladder2007

    • 著者名/発表者名
      T. Tonegawa
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vector chirality and inhomogeneous magnetization in frustrated spintubes in high magnetic fields2007

    • 著者名/発表者名
      M. Sato
    • 雑誌名

      Physical Review B 75

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vector chirality and inhomogeneous magnetization in three-leg frustrated antiferromagnetic spin tubes in high magnetic fields2007

    • 著者名/発表者名
      M.Sato
    • 雑誌名

      Physical Review B 75

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Field-Induced Incommensurate Order in Frustrated Spin Ladder2007

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai
    • 雑誌名

      Journal of Physics Condensed Matter 19

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantum Phase Transition in the Three-leg Spin Nanotube2007

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Finite-field ground satate of an S=1 zigzag ladder2007

    • 著者名/発表者名
      T.Tonegawa
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Interplay between the trimerization and frustration in spin-1/2 disordered diamond type spin chain with the XXZ anisotropy2007

    • 著者名/発表者名
      K.Okamoto
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Reply to the comment on "Experimental Observation of the 1/3 Magn etization Plateau in a Diamond Chain Compound Cu3(C03)2(OH)2"2006

    • 著者名/発表者名
      H.Kikuchi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 97

      ページ: 89702-89702

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Spin correlation and relaxation dynamics in molecular-based single-chain magnets2006

    • 著者名/発表者名
      J.Kishine
    • 雑誌名

      Physical Review B 74

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantum Magnetization Plateau of an Anisotropic Mixed Spin Chain2006

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai
    • 雑誌名

      Journal of Physics Conference Series 51

      ページ: 163-166

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 1/3 magnetization plateau in a one-dimensional anisotropic ferrimagnet2006

    • 著者名/発表者名
      T.Tonegawa
    • 雑誌名

      Journal of Physics Conference Series 51

      ページ: 171-174

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] First-Principles Computation of YV03;Combining Path-Integral Renormalization Group with Density-Functional Approach2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Otsuka
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 75

      ページ: 124707-124707

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Field-Induced Incommensurate Order in Frustrated Spin Chain2006

    • 著者名/発表者名
      N.Maeshima
    • 雑誌名

      Journal of Physics Condensed Matter 18

      ページ: 4819-4826

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Field-induced incommensurate order in quasi-1D S=1 antiferromagnet2006

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai
    • 雑誌名

      American Institute of Physics Conference Proceedings 850

      ページ: 1065-1066

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Polaronic effect in lightly doped high-Tc cuprates2006

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai
    • 雑誌名

      American Institute of Physics Conference Proceedings 850

      ページ: 553-554

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Theory of Excitation Modes in Diamond Chain Compound Cu3(CO3)2(OH)22006

    • 著者名/発表者名
      M.Matsumoto
    • 雑誌名

      Physica B 378-380

      ページ: 1037-1038

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Observation of the Collective Magnetic Excitation in the Single-Chain Magnet2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Oshima
    • 雑誌名

      Physical Review B 73

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Two-step spin flop transition in quantum spin ladders2008

    • 著者名/発表者名
      T. Sakai
    • 学会等名
      March Meeting of American Physical Society
    • 発表場所
      New Oleans
    • 年月日
      2008-03-13
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Field-induced incommensurate order in quasi-1D quantum systems: Bose-Einstein condensation and possible supersolid of magnons2007

    • 著者名/発表者名
      T. Sakai
    • 学会等名
      International Symposium on Physics of New Quantum Phases in Superclean Materials
    • 発表場所
      Gifu
    • 年月日
      2007-11-01
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 3本鎖スピンチューブの磁化過程2007

    • 著者名/発表者名
      坂井徹
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2007-09-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Future prospects of spin tubes2007

    • 著者名/発表者名
      T. Sakai
    • 学会等名
      Work Shop on Spin Tube-Recent Progresses and Future Prospects
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      2007-07-24
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Field-induced incommensurate order in quasi-1D quantum spin systems: Bose-Einstein condensation and possible supersolid of ma2007

    • 著者名/発表者名
      T. Sakai
    • 学会等名
      International Conference on Statistical Physics
    • 発表場所
      Genova
    • 年月日
      2007-07-09
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Selection Rules for the Direct Transition of Spin Gap2007

    • 著者名/発表者名
      T. Sakai
    • 学会等名
      New Developments in ESR of Strongly Correlated Systems
    • 発表場所
      Kashiwa
    • 年月日
      2007-05-22
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Finite-temperature simulation based on the Lanczos algorithm for low-dimensional strongly correlated electron systems; high-Tc superconductors2007

    • 著者名/発表者名
      T. Sakai
    • 学会等名
      Joint International Topical Meeting on Mathematics & Computations and Supercomputing in Nuclear Applications
    • 発表場所
      Monterey (USA)
    • 年月日
      2007-04-18
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Possible field-induced supersolid in quasi-1D frustrated quantum spin systems2007

    • 著者名/発表者名
      T. Sakai
    • 学会等名
      International Workshop "Physics of Supersolids and Related Topics"
    • 発表場所
      Yokohama
    • 年月日
      2007-04-02
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.jaea.spring8.or.jp/cmt/

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2006-04-01   更新日: 2018-03-28  

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