| 研究課題/領域番号 |
20K03866
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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 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
坂井 徹 兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (60235116)
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| 研究分担者 |
利根川 孝 神戸大学, 理学研究科, 名誉教授 (80028167)
中野 博生 兵庫県立大学, 理学研究科, 准教授 (00343418)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 量子スピン系 / 量子スピン液体 / スピンネマティック / 磁化プラトー / スピンギャップ / 磁化過程 / 異方性 / フラストレーション / スピン・ネマティック液体 / スピン励起 / 電子スピン共鳴 / 選択則 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高温超伝導の起源として提唱された量子スピン液体を実現する候補物質として注目されるカ ゴメ格子反強磁性体について、磁気励起がギャップレスのU(1)ディラックスピン液体と、ス ピンギャップを持つZ2トポロジカルスピン液体という2つの物理描像が提案され、理論的に も実験的にも、どちらが正しいか論争が続いている。そこで本研究では、この論争に決着を つけるため、大規模数値対角化と独自の有限サイズスケーリング法を適用して、カゴメ格子反強磁性体の理論的・計算科学的研究を行う。
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| 研究成果の概要 |
カゴメ格子反強磁性体に代表される低次元量子スピン系の理論模型に対して、大規模数値対角化と共型場理論やレベルスペクトロスコピー法に基づく独自の有限サイズスケーリングを適用して、理論的・計算科学的に解析した。その結果、S=1反強磁性鎖、S=1/2スピンラダー系、S=1/2ボンド交代鎖等において、容易軸異方性がある場合に、この容易軸方向に磁場をかけることにより、従来の長距離秩序と量子スピン液体の中間ともいうべき、スピンネマティック相が実現することを理論的に予測することに成功した。また、競合する２つの異方性が働く一次元量子スピン系において、並進対称性の破れた磁化プラトーが発現することも理論予測した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高温超伝導の起源として注目されている量子スピン液体と、従来の長距離秩序の中間ともいうべき、スピンネマティック相が注目されている。従来の理論においては、スピンネマティック相を引き起こすメカニズムは、biquadratic相互作用か、スピン・フラストレーションに限られていたが、本研究により、異方性と磁場だけでスピンネマティック相をもたらす新しいメカニズムが示された。これにより、量子スピン液体研究の新しい方向性が見いだされたと考えられる。
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