スピンギャップが観測されているスピン１／２カゴメ格子系の理論的研究

• 研究課題/領域番号: 23540395
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 福元 好志 東京理科大学, 理工学部, 准教授 (00318213)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2012年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2011年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 磁性 / フラストレーション / ハイゼンベルグ反強磁性体 / ジャロシンスキー-守谷相互作用 / カゴメ格子 / スピンボール / スピンギャップ / 帯磁率 / フェリ磁性

研究概要

フッ化ルビジウム銅スズRb2Cu3SnF12（歪んだカゴメ格子）とスピンボール Mo72V30, W72V30（大きさ1/2のスピン30個が20-12面体の頂点上に配置されたクラスター磁性体）の理論的研究を行った。前者については，高分解能中性子散乱実験により得られた低励起エネルギースペクトルの各ブランチの起源を特定し，Dzyaloshinskii-Moriya相互作用の重要性を指摘した。後者については，Mo72V30の小さなスピンギャップが歪みによるものであることを示し，そして，W72V30でギャップ内シングレット状態を観測する手段としてラマン散乱実験で有効であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Ghost modes and continuum scattering in the dimerized distorted kagome lattice antiferromagnet Rb2Cu3SnF12 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Matan, Y. Nambu, Y. Zhao, T. J. Sato, Y. Fukumoto, T. Ono, H. Tanaka, C. Broholm, A. Podlesnyak, and G. Ehlers
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 89 ページ: 24414-24414
• [雑誌論文] Theoretical study of spherical kagomé clusters in Mo72V30 and W72V30 (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Kunisada and Y. Fukumoto
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys
• [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
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical study of spherical kagome clusters in Mo72 V30 and W72 V30 (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobutaka Kunisada and Yoshiyuki Fukumoto
  • 雑誌名: PROGRESS OF THEORETICAL AND EXPERIMENTAL PHYSICS 巻: 2014 号: 4 ページ: 41I01-0
  • DOI: 10.1093/ptep/ptu036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infinitely Multiple Steps in Magnetization of Ferro- and Antiferromagnetic Ising Models with Frustration on a Diamond Hierarchical Lattice
  • 著者名/発表者名: Y. Hirose, A. Oguchi, and Y. Fukumoto
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: (to be published)
  • NAID: 40020124607
• [学会発表] 転送行列密度行列繰り込み群による一次元量子フラストレート系の計算プログラムの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 千吉良成紀, 福元好志
  • 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
  • 年月日: 2013-09-28
• [学会発表] 球体カゴメ系Mo72V30, W72V20の磁場中比熱 (2013)
  • 著者名/発表者名: 国定信隆, 福元好志
  • 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
  • 年月日: 2013-09-26
• [学会発表] Excitations under fields of the pinwheel valence bond solid state in the Kagome antiferromagnet Rb2Cu3SnF12 (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Nambu, K. Matan, Y. Zhao, T. Ono, Y. Fukumoto, A. Podlesnyak, G. Ehlers, J.W. Lynn, T. J. Sato, C. Broholm, an H. Tanaka
  • 学会等名: International Conference on Neutron Scattering 2013
  • 発表場所: Edinburgh International Conference Centre in Edinburgh
  • 年月日: 2013-07-11
• [学会発表] 球体カゴメ系Mo72V30のラマン散乱スペクトルの理論計算 (2013)
  • 著者名/発表者名: 国定信隆, 福元好志
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] 籠目格子反強磁性体Rb2Cu3SnF12における一重項・三重項励起の磁場依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南部雄亮, K. Matan, Y. Zhao, 小野俊雄, 福元好志, A. Podlesnyak, G. Ehlers, J.W. Lynn, 佐藤卓, C. Broholm, 田中秀数
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] Ground states and magnetic excitations in a fluoride family of S=1/2 kagome-lattice antiferromagnet (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ono, T. Amemiya, K. Matan, Y. Nambu, Y. Fukumoto, T. J. Sato, and H. Tanaka
  • 学会等名: International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2012
  • 発表場所: McMaster University in Hamilton
  • 年月日: 2012-06-07
• [学会発表] Effects of Dzyalonshinsky-Moriya Interaction on Magnetic Susceptibilities of the Deformed-Kagome Antiferromagnet Rb2Cu3SnF12 (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Saso, N. Kunisada and Y. Fukumoto
  • 学会等名: International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2012
  • 発表場所: McMaster University in Hamilton
  • 年月日: 2012-06-07
• [学会発表] Spin Gap and Susceptibilities of Spherical Cluster Mo72V30 (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Kunisada and Y. Fukumoto
  • 学会等名: International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2012
  • 発表場所: McMaster University in Hamilton
  • 年月日: 2012-06-05
• [学会発表] 異方的球体カゴメ系Mo72V30の小さなスピンギャップとフェリ磁性相 (2012)
  • 著者名/発表者名: 国定信隆, 福元好志
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学西宮上ケ原キャンパス
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 異方的球体カゴメ系Mo72V30の小さなスピンギャップとフェリ磁性相 (2012)
  • 著者名/発表者名: 国定信隆，福元好志
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
• [学会発表] Excitations under fields of the pinwheel valence bond solid state in the Kagome antiferromagnet Rb2Cu3SnF12
  • 著者名/発表者名: Y. Nambu, K. Matan, Y. Zhao, T. Ono, Y. Fukumoto, A. Podlesnyak, G. Ehlers, J.W. Lynn, T.J. Sato, C. Broholm, an H. Tanaka
  • 学会等名: International Conference on Neutron Scattering 2013
  • 発表場所: Edinburgh, Scotland
• [学会発表] 球体カゴメ系Mo72V30, W72V20の磁場中比熱
  • 著者名/発表者名: 国定信隆，福元好志
  • 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
• [学会発表] 転送行列密度行列繰り込み群による一次元量子フラストレート系の計算プログラムの開発
  • 著者名/発表者名: 千吉良成紀，福元好志
  • 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
• [学会発表] Spin Gap and Susceptibilities of Spherical Cluster Mo72V30
  • 著者名/発表者名: N. Kunisada, Y. Fukumoto
  • 学会等名: International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2012
  • 発表場所: McMaster University, Ontario, Canada
• [学会発表] Effects of Dzyalonshinsky-Moriya Interaction on Magnetic Susceptibilities of the Deformed-Kagome Antiferromagnet Rb2Cu3SnF12
  • 著者名/発表者名: K. Saso, N. Kunisada, Y. Fukumoto
  • 学会等名: International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2012
  • 発表場所: McMaster University, Ontario, Canada
• [学会発表] Ground states and magnetic excitations in a fluoride family of S =1/2 kagome-lattice antiferromagnet
  • 著者名/発表者名: T. Ono, T. Amemiya, K. Matan, Y. Nambu, Y. Fukumoto, T. J. Sato, and H. Tanaka
  • 学会等名: International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2012
  • 発表場所: McMaster University, Ontario, Canada
  • 招待講演
• [学会発表] 籠目格子反強磁性体Rb2Cu3SnF12における一重項･三重項励起の磁場依存性
  • 著者名/発表者名: 南部雄亮, K. Matan, Y. Zhao, 小野俊雄, 福元好志, A. Podlesnyak, G. Ehlers, J.W. Lynn, 佐藤卓, C. Broholm, 田中秀数
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス
• [学会発表] 球体カゴメ系Mo72V30 のラマン散乱スペクトルの理論計算
  • 著者名/発表者名: 国定信隆，福元好志
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学東広島キャンパス