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フラストレーションの強い新規量子スピン系における量子多体効果の解明

研究課題

研究課題/領域番号 23244072
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅱ
研究機関東京工業大学

研究代表者

田中 秀数  東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (80188325)

研究分担者 小野 俊雄  大阪府立大学, 理学系研究科, 准教授 (40332639)
栗田 伸之  東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助教 (80566737)
連携研究者 佐藤 卓  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70354214)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
47,840千円 (直接経費: 36,800千円、間接経費: 11,040千円)
2013年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2012年度: 30,940千円 (直接経費: 23,800千円、間接経費: 7,140千円)
2011年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワード磁性 / 量子スピン系 / フラストレーション / 強磁場 / 量子多体効果 / 三角格子反強磁性体 / 籠目格子反強磁性体 / スピンダイマー磁性体 / 物性実験 / 量子磁性 / 強相関電子系 / 強磁場物性 / スピンダイマー系 / 低温物性
研究概要

我々はフラストレーションの強いスピン系での顕著な量子効果を調べた。まず,我々はBa3CoSb2O9の磁化過程を測定し,全磁場領域で磁化曲線が理論と一致することより,この物質が理想に近いスピン1/2三角格子反強磁性体であることを示した。続いて,スピン1/2籠目格子反強磁性体Cs2Cu3SnF12の磁気励起を中性子非弾性散乱で測定し,励起エネルギーが通常とは逆に,スピン波理論で求めた値よりも大きく減少する負の量子再規格化現象を発見した。更に,新規ダイマー磁性体Ba2CoSi2O6Cl2を合成し,その強磁場磁化過程を測定することより,磁場中でマグノン結晶ができることを見出した。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (24件) (うち査読あり 24件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Ghost modes and continuum scattering in the dimerized distorted kagome lattice antiferromagnet Rb_2Cu_3SnF_<12>2014

    • 著者名/発表者名
      K. Matan, Y. Nambu, T. J. Sato, Y. Fukumoto, T. Ono, H. Tanaka, Y. Zhao, C. Broholm, A. Podlesnyak, and G. Ehlers
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 89 号: 2 ページ: 24414-24414

    • DOI

      10.1103/physrevb.89.024414

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] スピンが1/2の三角格子反強磁性体の磁化過程と量子多体効果2014

    • 著者名/発表者名
      田中秀数,栗田伸之,松尾晶,金道浩一
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 69 ページ: 24-28

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] スピン1/2の正規三角格子反強磁性体Ba_3CoSb_2O_9 の量子磁化過程とESR2013

    • 著者名/発表者名
      薄 拓哉,栗田伸之,田中秀数,野尻浩之
    • 雑誌名

      電子スピンサイエンス

      巻: 11 ページ: 86-91

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetization Process and Collective Excitations in the S=1/2 Triangular-Lattice Heisenberg Antiferromagnet Ba_3CoSb_2O_92013

    • 著者名/発表者名
      T. Susuki, N. Kurita, T. Tanaka, H. Nojiri, A. Matsuo, K. Kindo and H. Tanaka
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett

      巻: 110

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microscopic Properties of the "Pinwheel" Kagome Compound Rb_2Cu_3SnF_<12>2013

    • 著者名/発表者名
      M. S. Grbić, S. Krämer, C. Berthier, F. Trousselet, O. Cépas, H. Tanaka, and M. Horvatić
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett

      巻: 110 号: 24

    • DOI

      10.1103/physrevlett.110.247203

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The magnetization process of the spin-one triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet2013

    • 著者名/発表者名
      J. Richter, O. Götze, R. Zinke, D. J. J. Farnell and H. Tanaka
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn

      巻: 82 号: 1 ページ: 015002-015002

    • DOI

      10.7566/jpsj.82.015002

    • NAID

      210000132369

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetization Process and Collective Excitations in the S=1/2 Triangular-Lattice Heisenberg Antiferromagnet Ba3CoSb2O92013

    • 著者名/発表者名
      T. Susuki, N. Kurita, T. Tanaka, H. Nojiri, A. Matsuo, K. Kindo and H. Tanaka
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 110 号: 26

    • DOI

      10.1103/physrevlett.110.267201

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] スピン1/2の正規三角格子反強磁性体Ba3CoSb2O9の量子磁化過程とESR2013

    • 著者名/発表者名
      薄 拓哉,栗田伸之,田中秀数,野尻浩之
    • 雑誌名

      電子スピンサイエンス

      巻: 11 ページ: 86-91

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum renormalization effects in one-dimensional Heisenberg antiferromagnets Rb2Mn0.6Mg0.4F42012

    • 著者名/発表者名
      S. Itoh, T. Yokoo, S. Yano, D. Kawana, H. Tanaka and Y. Endoh
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 81 号: 8 ページ: 084706-084706

    • DOI

      10.1143/jpsj.81.084706

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ferromagnetism induced in the anisotropic stacked kagome lattice antiferromagnet Cs_2Cu_3CeF_<12>2012

    • 著者名/発表者名
      T. Amemiya, I. Umegaki, H. Tanaka, T. Ono, A. Matsuo and K. Kindo
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 85

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermodynamic properties of quantum sine-Gordon spin chain system KCuGaF_62012

    • 著者名/発表者名
      I. Umegaki, H. Tanaka, T. Ono, M. Oshikawa and K Sakai
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 85

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Realization of Spin-1/2 Triangular-Lattice Heisenberg Antiferromagnet2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Shirata, H. Tanaka, A. Matsuo and K. Kindo
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett

      巻: 108 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevlett.108.057205

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Longitudinal magnetic excitation in KCuCl_3 studied by Raman scattering under hydrostatic pressures2012

    • 著者名/発表者名
      H. Kuroe, N. Takami, N. Niwa, T. Sekine, M. Matsumoto, F. Yamada, H. Tanaka and K. Takemura
    • 雑誌名

      J. Phys : Conf. Ser

      巻: 400 号: 3 ページ: 032042-4

    • DOI

      10.1088/1742-6596/400/3/032042

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermodynamic properties of quantum sine-Grordon spin chain system KCuGaF62012

    • 著者名/発表者名
      I.Umegaki, H.Tanaka, T.Ono, M.Oshikawa, K.Sakai
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 85 号: 14 ページ: 144423-19

    • DOI

      10.1103/physrevb.85.144423

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ferromagnetism induced in the anisotropic stacked kagome lattice antiferromagnet Cs2Cu3CeF122012

    • 著者名/発表者名
      T. Amemiya
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 85 号: 14 ページ: 144409-19

    • DOI

      10.1103/physrevb.85.144409

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Magnetization Plateau in Spin-1 Triangular-Lattice Antiferromagnet Ba3NiSb2O92011

    • 著者名/発表者名
      Y.Shirata
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan

      巻: 80 号: 9 ページ: 093702-093702

    • DOI

      10.1143/jpsj.80.093702

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Change in magnetic ground states in nonmagnetic-impurity-doped spin-gap systems TlCu_<1-x>Mg_xCl_3 using muon spin relaxation2011

    • 著者名/発表者名
      T. Suzuki, M. Yamada, Y. Ishii, I. Watanabe, T. Goto, H. Tanaka and K. Kubo
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 83 号: 17

    • DOI

      10.1103/physrevb.83.174436

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reply to Comment on 'Transition from Bose glass to a condensate of triplons in Tl_<1-x>K_xCuCl_3'2011

    • 著者名/発表者名
      F.Yamada, H.Tanaka, et al.
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 83 号: 21

    • DOI

      10.1103/physrevb.83.216402

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elementary excitations and specific heat in quantum sine-Gordon spin chain KCuGaF_62011

    • 著者名/発表者名
      I.Umegaki, H.Tanaka, et al.
    • 雑誌名

      Physica E

      巻: 43 ページ: 741-747

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic-Field Induced Quantum Phase Transitions in Triangular-Lattice Antiferromagnets2011

    • 著者名/発表者名
      T.Ono
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series

      巻: 302 ページ: 012003-012003

    • DOI

      10.1088/1742-6596/302/1/012003

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ^<63, 65> Cu-NMR study on Mg-doped quantum spin system TlCu_<1-x> Mg_xCl_32011

    • 著者名/発表者名
      S Atarashi, T. Goto, M Yamada, F Yamada, A Oosawa, H Tanaka and T Suzuki
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser

      巻: 302 ページ: 12009-12009

    • DOI

      10.1088/1742-6596/302/1/012009

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Antiferromagnetic resonance modes for the S=1/2 kagome antiferromagnet Cs_2Cu_3SnF_<12>2011

    • 著者名/発表者名
      S.Sharmin, H.Tanaka, et al.
    • 雑誌名

      J.Phys : Conf.Ser.

      巻: 302 ページ: 012011-012011

    • DOI

      10.1088/1742-6596/302/1/012011

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ^<19>F-NMR Study on Antiferromagnetic Heisenberg Chain KCuGaF_62011

    • 著者名/発表者名
      Y.Mori, H.Tanaka, et al.
    • 雑誌名

      J.Phys : Conf.Ser.

      巻: 302 ページ: 012012-012012

    • DOI

      10.1088/1742-6596/302/1/012012

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of DM interaction in a quantum antiferromagnet on a deformed Kagome lattice R_2Cu_3SnF_<12>2011

    • 著者名/発表者名
      H. Tashiro, M. Nishiyama, A. Oyamada, T. Itou, S. Maegawa, M. Yano, T. Ono and H. Tanaka
    • 雑誌名

      J.of Phys. : Conf. Ser.

      巻: Vol.320 ページ: 12052-12052

    • DOI

      10.1088/1742-6596/320/1/012052

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] スピン1/2擬2次元正方格子反強磁性体Sr_2CuTeO_6におけるスピンフラストレーション効果2014

    • 著者名/発表者名
      古賀智之,栗田伸之,田中秀数
    • 学会等名
      日本物理学会2014年年次大会
    • 発表場所
      東海大学湘南キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] S=1/2 スピンダイマー系Ba_2CoSi_2O_6Cl_2の強磁場磁化過程と量子多体効果2013

    • 著者名/発表者名
      田 中秀数
    • 学会等名
      東京大学物性研究所短期研究会「極限強磁場科学-場,物質,プローブのリンクから融合へ」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] S=1 三角格子反強磁性体 Ba_3NiSb_2O_9 の強磁場磁化過程2013

    • 著者名/発表者名
      田中秀数,松尾晶,金道浩一
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] S=1/2 三角格子反強磁性体 Ba_3CoSb_2O_9 の磁場中量子相転移と磁気励起2013

    • 著者名/発表者名
      薄拓哉,栗田伸之,田中秀数,野尻浩之,田中卓也,松尾晶,金道浩一
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] S=1/2 XY スピンダイマー系 Ba2CoSi2O6Cl2 の強磁場磁化過程2013

    • 著者名/発表者名
      田中秀数,松尾晶,金道浩一
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学常三島キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Experimental Realization of Spin-1/2 Triangular-Lattice Heisenberg Antiferromagnets2013

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka
    • 学会等名
      Collaborative Conference on Material Research
    • 発表場所
      Jeju Island South Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Ground States and Magnetic Excitations in S=1/2 Kagome-Lattice Antiferromagnets Rb_2Cu_3SnF_<12> and Cs_2Cu_3SnF_<12>2013

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka
    • 学会等名
      JAEA Synchrotron Radiation Research Symposium "Magnetism in Quantum Beam Science"
    • 発表場所
      Harima Science Garden City, Hyogo, Japan
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] S=1/2スピンダイマー系Ba2CoSi2O6Cl2の強磁場磁化過程と量子多体効果2013

    • 著者名/発表者名
      田中秀数
    • 学会等名
      東京大学物性研究所短期研究会「極限強磁場科学-場,物質,プローブのリンクから融合へ」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ground States and Magnetic Excitations in S=1/2 Kagome-Lattice Antiferromagnets Rb2Cu3SnF12 and Cs2Cu3SnF122013

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka
    • 学会等名
      JAEA Synchrotron Radiation Research Symposium&#8232;"Magnetism in Quantum Beam Science"
    • 発表場所
      Harima Science Garden City, Hyogo, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ground states and magnetic excitations in a fluoride family of S=1/2 kagome-lattice antiferromagnet2012

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka
    • 学会等名
      International Conference on Highly Frustrated Magnetism
    • 発表場所
      Hamilton, Canada
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実績報告書
  • [学会発表] Ordered Perovskite 型三角格子反強磁性体の量子磁性2012

    • 著者名/発表者名
      田中秀数
    • 学会等名
      京都大学基礎物理学研究所研究会「量子スピン系の物理」
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] フラストレーションの強いスピン系における量子多体効果の新展開2011

    • 著者名/発表者名
      田中秀数
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      富山大学(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] フラストレーションの強いスピン系における量子多体効果の新展開2011

    • 著者名/発表者名
      田中秀数
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学五福キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.lee.phys.titech.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [備考] 東京工業大学大学院理工学研究科物性物理学専攻 田中研究室

    • URL

      http://www.lee.phys.titech.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.lee.phys.titech.ac.jp/~tanakalb/tanakalb.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-04-06   更新日: 2020-05-15  

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