| 研究課題/領域番号 |
19K03742
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 東北大学 (2021-2023)
横浜国立大学 (2019-2020) |
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研究代表者 |
那須 譲治 東北大学, 理学研究科, 准教授 (40610639)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2020年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 量子スピン液体 / 非平衡ダイナミクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では量子スピン液体における準粒子形成に係る過渡的なダイナミクスを調べることで、そのメカニズムを明らかにする。さらに準粒子の存在を確実なものとする実験方法を提案し、ポンプ・プローブ分光実験やパルス磁場実験などの実験グループと連携して、その検証への道筋を作る。準粒子形成プロセスという非平衡過程の新たな側面に着目することで、創発準粒子の存在実証だけでなく、それに由来した強相関非平衡系の新たな分野を開拓することができる。
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| 研究実績の概要 |
当該研究課題では、磁性絶縁体で現れる量子スピン液体がもつ分数準粒子に由来する特異な性質が非平衡ダイナミクスにどのように現れるかを明らかにすることを目的にしている。量子スピン液体とは強い量子ゆらぎと相互作用によって極低温まで磁気秩序が抑制された量子状態である。それが持つ強い量子多体効果により、基底状態からの磁気励起は、あたかも物理的な自由度であるスピンが複数の準粒子へと分裂したかのように振る舞う。これは、分数準粒子と呼ばれる。キタエフ量子スピン液体では、マヨラナ粒子とバイゾンと呼ばれる複数の分数準粒子が現れる。本研究ではこの模型を主に実時間平均場近似法を用いて解析した。その結果、スピン励起が分数準粒子であるマヨラナ粒子によってスピンの変調なしに伝搬することや、スピンを伝搬するマヨラナ粒子は、不純物よりバイゾン励起に対して強く散乱されることを明らかにした。またバイゾン励起を局所磁場で制御する方法についても検討しており、局所磁場を実時間で印加することで、バイゾンを空間的に移動できることを見いだした。さらに印加磁場強度や印加領域の依存性も調査し、バイゾンを実時間で制御するための条件を系統的に調べた。その結果、バイゾンを移動させる磁場強度には閾値があり、それはマヨラナ粒子のトポロジカルな性質に依存することを見いだした。また、磁場印加領域を大きくしても、バイゾンを実時間で移動させることが可能であることを見いだした。
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