| 研究課題/領域番号 |
21H01035
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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 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
吉田 紘行 北海道大学, 理学研究院, 教授 (30566758)
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| 研究分担者 |
鳴海 康雄 大阪大学, 大学院理学研究科, 准教授 (50360615)
井原 慶彦 北海道大学, 理学研究院, 講師 (80598491)
石井 裕人 東京大学, 物性研究所, 助教 (40897211)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
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| キーワード | フラストレート磁性 / ブリージングカゴメ反強磁性体 / 磁化プラトー / カゴメ反強磁性体 / ブリージング異方性 / 1/9プラトー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Li2Cr3SbO8は我々の先行研究によりカゴメ反強磁性体で初めて1/9磁化プラトーを示す事が見出された物質である。本物質でブリージング異方性によって誘起される磁化プラトー状態は、古典スピン系でありながら強いフラストレーション由来の揺らぎに支配されたスピン液体として記述できる事が明らかとなってきた。本課題ではLi2Cr3SbO8を対象とし、代表者による試料合成、研究分担者による極限環境下物性測定、先端パルスNMR測定を有機的に融合し、スピン量子数とブリージング異方性を制御することで、未知の量子状態の探索やスピン液体形成メカニズムの解明に迫り、カゴメ反強磁性体研究の新たなフロンティアを目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究課題は1/9磁化プラトーを示す古典カゴメ反強磁性体Li2Cr3SbO8において、ブリージング異方性および量子性を摂動パラメータとして、それらが磁気状態に与える影響を明らかにし、カゴメ反強磁性体研究の新たな展開を目指すものである。本研究によって、単結晶（最大0.5 mm程度）の育成に初めて成功したことや、新たに開発したMn,Fe置換試料では1/9磁化プラトーが生じないことを明らかにした。今後、単結晶を用いた詳細な物性評価を通して、CrとMn, Fe化合物の量子性やブリージング異方性の違い等を比較することで、ブリージングカゴメ反強磁性体の異常磁気特性の総合的な理解につながると期待される。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究ではフラストレート磁性体の研究において、ブリージング異方性を摂動とする量子現象の実験的研究を切り開いた。ブリージング異方性が、磁場中量子状態（1/9プラトー）を誘起すること、さらに強磁場中では1/3磁化プラトーも逐次的に生じることが見出されており、これらの結果はブリージング異方性がカゴメ反強磁性体に与える影響を顕著に示している。ブリージング異方性を駆動力とする磁場中量子現象の開拓はフラストレート磁性体研究のフロンティアに成り得ると同時に、新しい量子状態探索の指針を提案したことを意味しており、学術的に重要な意義をもつ。
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