| 研究課題/領域番号 |
19H01836
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
北川 健太郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 講師 (90567661)
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| 研究分担者 |
松林 和幸 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (10451890)
平岡 奈緒香 (太田奈緒香) 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (40758827)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
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| キーワード | 量子スピン液体 / 擬スピン / キタエフ系 / ランタノイド / 核磁気共鳴 / ボーズアインシュタイン凝縮 / 高圧実験 / 高圧物性 / キタエフハニカム模型 / 超高圧技術 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年ハニカム(蜂の巣)格子上で厳密解としてキタエフ模型が提唱され着目されている。量子スピン液体は、古典秩序変数によらないトポロジカルな量で特徴づけられるが、この模型上ではマヨラナ準粒子を検出することでスピン液体を実在性を証明することができる。ただし、「真のキタエフ液体物質」は未発見であるから、本課題では量子磁性研究が未開拓のランタノイド擬スピン1/2ハニカム構造化合物を主対象とし、最先端超高圧測定と薄膜形成技術を駆使して新キタエフ液体相と周辺相図を開拓する。更には、マヨラナ物理の証拠を掴むため、新量子液体及びプロトタイプ量子液体H3LiIr2O6での孤立マヨラナ準粒子の検出を初の試みとして行う。
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| 研究成果の概要 |
キタエフ量子スピン液体など新量子相研究では新素励起の検証が最重要課題である。その為には擬スピン1/2を持つｄ5ハニカム構造化合物が有望とされてきたが、候補が少ない上に二量体化し易いか、欠損を多く含むといった欠点があった。従って、本課題ではより広い物質系と実験手法でアプローチした。新たに4f電子化合物に着目し、高圧力も活用している。研究期間の前半には7万気圧まで常磁性程度の磁化測定を可能にする装置を開発した。Ｐｒ化合物では、キタエフ物性の兆候を捉え、Sm化合物では新しいキタエフ候補物質を発見した。Yb化合物ではボゾンのボーズアインシュタイン凝縮の擬二次元版として良いモデルケースを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
量子スピン磁性では、特に新奇な素励起（準粒子）の発見が期待され、盛んに研究されている。その際、純良でかつ基底状態が制御しやすい物質系と制御・測定手段が求められている。本課題は、4fランタノイド化合物を1/2量子スピンの良い研究舞台として捉えて立証したことと、量子スピン系全般の高圧測定に適した精密磁化測定技術を開発したことで進歩性と大きな波及効果があると考える。前者は今後の物質開発に、後者はこれまで測定されていない未知の高圧下磁性発見につながる。
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