新たなカゴメ格子反強磁性体が創るエキゾチックな量子液体状態の解明

• 研究課題/領域番号: 21740249
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 小野 俊雄 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (40332639)
• 連携研究者: 田中 秀数 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (80188325)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2010年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2009年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 物性実験 / 磁性フラストレーション系 / 磁性 / フラストレーション系 / 中性子散乱 / 低温物性 / 量子スピン系 / スピン液体 / カゴメ格子

研究概要

スピン量子数S=1/2の籠目格子反強磁性体である,Rb_2Cu_3SnF_<12>およびCs_2Cu_3SnF_<12>について,磁気測定や中性子散乱等の手法を用いて,基底状態と磁気励起スペクトルを明らかにした. Rb_2Cu_3SnF_<12>については,基底状態が非磁性の風車型Valence Bond Solid状態となっていることが分かった.一方Cs_2Cu_3SnF_<12>についてはまだ研究が進行中だが,基底状態は磁気的で,磁気相転移点のT_N=20K以下でq=0構造と呼ばれる磁気構造をとっていることが分かった.現在詳しい磁気構造と,スピン波の分散関係を解析中である.

研究成果

• [雑誌論文] Pinwheel VBS state and triplet excitations in the two-dimensional deformed kagome lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Matan, T.Ono, Y.Fukumoto, T.J.Sato, J.Yamaura, M.Yano, K.Morita, H.Tanaka
  • 雑誌名: Nature Physics 6巻 ページ: 865-869
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pinwheel VBS state and triplet excitations in the two-dimensional deformed kagome lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Mattan, T.Ono, Y.Fukumoto, T.J.Sato, J.Yamaura, M.Yano, K.Morita, H.Tanaka
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 6 ページ: 865-869
  • 査読あり
• [雑誌論文] Partial ferromagnetic ordering and indirect exchange interaction in spatially anisotropic kagome antiferromagnet Cs_2Cu_3CeF_12 (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Amemiya, M.Yano, K.Morita, I.Umegaki, T.Ono, H.Tanaka, K.Fujii, H.Uekusa
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 80巻
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cascade of magnetic-field-induced quantum phase transitions in spin 1/2 triangular-lattice antiferromagnet (2009)
  • 著者名/発表者名: N.A.Fortune, S.T.Hannahs, Y.Yoshida, T.E.Sherline, T.Ono, H.Tanaka, Y.Takano
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 102巻
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic susceptibilities in a family of S=1/2 kagome antiferromagnets (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Ono, K.Morita, M.Yano, H.Tanaka, K.Fujii, H.Uekusa, Y.Narumi, K.Kindo
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 79巻
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elementary excitations of one-dimensional antiferromagnet KCuGaF6 in magnetic field and quantum sine-Gordon model (2009)
  • 著者名/発表者名: I.Umegaki, H.Tanaka, T.Ono, H.Uekusa, H.Nojiri
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 79巻
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elementary excitations of S=1/2 one-dimensional antiferromagnet KCuGaF_6 in magnetic field and quantum sine-Gordon model (2009)
  • 著者名/発表者名: I.Umegaki, H.Tanaka, T.Ono, H.Uekusa, 他
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic susceptibilities in a family of S=1/2 Kagome antiferromagnet (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Ono, K.Morita, M.Yano, H.Tanaka, 他
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 79
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cascade of Magnetic-Field-Induced Quantum Phase Transitions in a Spin-1/2 Triangular-Lattice Antiferromagnet (2009)
  • 著者名/発表者名: N.A.Fortune, S.T.Hannahs, T.Ono, H.Tanaka, 他
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Partial ferromagnetic ordering and indirect exchange interaction in spatially anisotropic kagome antiferromagnet Cs_2Cu_3CeF_<12> (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Amemiya, I.Umegaki, T.Ono, H.Tanaka, 他
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 80
  • 査読あり
• [学会発表] Ground State and Magnetic Excitations of S=1/2 Kagome Antiferromagnets (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ono, H. Tanaka, K. Matan, Y. Nambu, T. J. Sato
  • 学会等名: nanoPHYS11
  • 発表場所: 国際文化会館
  • 年月日: 2011-01-26
• [学会発表] 量子スピンカゴメ格子の基底状態と磁気励起 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野俊雄, 田中秀数, Kittiwit Matan, 南部雄亮, 佐藤卓
  • 学会等名: 日本中性子科学会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] S=1/2の歪んだ籠目格子反強磁性体Rb_2Cu_3SnF_12の磁気励起 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野俊雄, 森田克洋, 矢野みどり, 田中秀数, Kittiwit Matan, 佐藤卓, 山浦淳一, 福元好志
  • 学会等名: 日本中性子科学会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] 量子スピン籠目格子反強磁性体の基底状態と磁気励起 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野俊雄
  • 学会等名: 日本中性子科学会年会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] 三角格子反強磁性体Cs_2CuBr_4の強磁場相図の等方性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野俊雄, 高野安正, S.T.Hannahs, N.A.Fortune, J.-H.Park, 吉田靖雄, 田中秀数
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] ファラデー回転によるS=1/2籠目格子反強磁性体の一巻きコイル超強磁場磁化過程 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野俊雄, 宮田敦彦, 嶽山正次郎, Sonia Sharmin, 田中秀数
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 三角格子反強磁性体Ba_3Ni_Sb_2O_9における逐次磁気相転移 (2010)
  • 著者名/発表者名: 白田雄高, 小野俊雄, 田中秀数
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] (2010)
  • 著者名/発表者名: 臼居泰志, Aaron Chen, 梅垣いづみ, 小野俊雄, 田中秀数
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] ファラデー回転によるS=1/2カゴメ格子反強磁性体の一巻きコイル超強磁場磁化過程 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野俊雄
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] Magnetic excitations in S=1/2 distorted kagome antiferromagnet Rb_2Cu_3SnF_12 (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Ono, K. Matan, Y. Fukumoto, T. J. Sato, J. Yamaura, M. Yano, K. Morita, H. Tanaka
  • 学会等名: International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2010
  • 発表場所: Johns Hopkins University,ボルチモア(米国)
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] Magnetic excitations in S=1/2 distorted kagome antiferromagnet Rb_2Cu_3SnF_<12> (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野俊雄
  • 学会等名: International Conference on Highly Frustrated Magnetism
  • 発表場所: Johns Hopkins University Baltimore, MD, USA
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] S=1/2カゴメ格子反強磁性体の圧力下磁気測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野俊雄, Sonia Sharmin, 田中秀数
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] Ion substitution effect in A_2Cu_3SnF_12 kagome antiferromagnet (2010)
  • 著者名/発表者名: Sonia Sharmin, 小野俊雄, 田中秀数
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] パイロクロア構造を持つフッ化物反強磁性体AMCrF6(A=K, Rb, M=Cu, Ni)の磁性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅垣いづみ, 小野俊雄, 田中秀数, 近藤晃弘, 金道浩一
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] S=2籠目格子反強磁性体Cs2Mn3LiF12の磁気特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: Aaron Chen, 田中秀数, 梅垣いづみ, 小野俊雄, 臼居泰志, 近藤晃弘, 金道浩一
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] S=2籠目格子反強磁性体Cs_2Mn_3LiF_<12>の磁気特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中秀数, Aaron Chen, 梅垣いづみ, 小野俊雄, 他
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] Ion substitution effect in A_2Cu_3SnF_<12> kagome antiferromagnet (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Sharmin, T.Ono, H.Tanaka, A.Chen
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] S=1/2カゴメ格子反強磁性体の圧力下磁気測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野俊雄, ソニアシャーミン, 田中秀数
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] パイロクロア構造を持つフッ化物反強磁性体AMCrF_6(A=K, Rb, M=Cu, Ni)の磁性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅垣いづみ, 小野俊雄, 田中秀数, 他
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] S=1/2籠目格子反強磁性体Rb_2Cu_3SnF_12のスピン状態 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小野俊雄, Kittiwit Matan, 佐藤卓, 森田克洋, 矢野みどり, 田中秀数
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 異方的な交換相互作用ネットワークを有する籠目格子反強磁性体Cs_2Cu_3CeF_12における部分的強磁性秩序 (2009)
  • 著者名/発表者名: 雨宮泰樹, 梅垣いづみ, 矢野みどり, 森田克洋, 小野俊雄, 田中秀数
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 一次元sine-Gordonスピン鎖系KCuGaF_6の磁気比熱と量子効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅垣いづみ, 小野俊雄, 田中秀数
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] S=1/2籠目格子反強磁性体Rb_2Cu_3SnF_<12>の磁気励起 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小野俊雄, Kittiwit Matan, 佐藤卓, 田中秀数, 他
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
• [学会発表] 一次元量子 sine-Gordon スピン系KCuGaF_6の磁気比熱と量子効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅垣いづみ, 小野俊雄, 田中秀数
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
• [学会発表] 異方的な交換相互作用ネットワークを有する籠目格子反強磁性体Cs_2Cu_3CeF_<12>における部分的強磁性秩序 (2009)
  • 著者名/発表者名: 雨宮泰樹, 小野俊雄, 梅垣いづみ, 田中秀数, 他
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
• [学会発表] S=1/2の歪んだカゴメ格子反強磁性体Rb_2Cu_3SnF_<12>の磁気励起 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小野俊雄, 他
  • 学会等名: 日本中性子科学会 第9回年会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター