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磁性体中のスピンの量子ネマティック状態における普遍的特性とダイナミクスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 23540397
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
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

桃井 勉  国立研究開発法人理化学研究所, 古崎物性理論研究室, 専任研究員 (80292499)

連携研究者 進藤 龍一  国立研究開発法人理化学研究所, 古崎物性理論研究室, 客員研究員 (60571932)
研究協力者 Sindzingre Philippe  
Shannon Nic  
研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2011年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード物性理論 / スピンネマティック相 / 三角格子 / ジグザグ鎖 / 多体スピン交換模型 / 動的物理量 / フラストレート磁性体 / 磁性 / スピン液体 / スピン渦結晶 / フラストレートした磁性体 / ネマティック相 / パイロクロア格子 / トポロジカル相 / 多重Q状態 / スピンネマティック秩序 / J1-J2ジグザグ鎖 / 磁気相図 / 正方格子 / スピン密度波
研究成果の概要

スピンネマティック状態は、スピン液体的な性質と固体(従来型の磁気秩序状態)的な性質を併せ持つ新奇な量子状態である。1)固体ヘリウム3薄膜の三角格子多体スピン交換模型、2)擬1次元銅酸化物磁性体の擬1次元ジグザグ鎖スピン模型、3)スピネル型クロム化合物のパイロクロア格子S=3/2スピン模型を理論的に調べ、スピンネマティック相の出現を明らかにした。
また、磁気励起とダイナミクスの解明のために、スピンネマティック状態の平均場理論を構築し、揺らぎの効果を取り込み、スピンネマティック状態の磁気励起構造(特に動的スピン相関関数)を求めた。さらに、NMRの核磁気緩和率及び比熱の低温での温度依存性を議論した。

報告書

(6件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2016 2015 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 1件、 査読あり 11件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (20件) (うち招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Univ. P. & M. Curie(France)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Universitat Magdeburg(Germany)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] TU Wien(Austria)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Technion Israel Institute of Technology(Israel)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Novel phases in a square-lattice frustrated ferromagnet: 1/3-magnetisation plateau, helicoidal spin-liquid and vortex crystal2016

    • 著者名/発表者名
      L. Seabra, P. Sindzingre, T. Momoi, N. Shannon
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 93 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.085132

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Detecting Fingerprints of Bimagnon Formation in Frustrated Ferromagnetic Chains2015

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Momoi
    • 雑誌名

      JPSJ News and Comments

      巻: 12 ページ: 09-09

    • DOI

      10.7566/jpsjnc.12.09

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnon condensation with finite degeneracy on the triangular lattice2014

    • 著者名/発表者名
      G. Marmorini and T. Momoi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 89 号: 13

    • DOI

      10.1103/physrevb.89.134425

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書 2013 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Z3 symmetry-protected topological phases in the SU(3) AKLT model2014

    • 著者名/発表者名
      T. Morimoto, H. Ueda, T. Momoi, and A. Furusaki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 90 号: 23 ページ: 235111-235111

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.235111

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nematic phase and phase separation near saturation field in frustrated ferromagnets2013

    • 著者名/発表者名
      H.T. Ueda and T. Momoi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 87 号: 14

    • DOI

      10.1103/physrevb.87.144417

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書 2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin Nematic and Spin Density Wave Orders in Spatially Anisotropic Frustrated Magnets in Magnetic Fields2013

    • 著者名/発表者名
      M. Sato, T. Hikihara, and T. Momoi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 110 号: 7

    • DOI

      10.1103/physrevlett.110.077206

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamical spin structure factors of quantum spin nematic states2013

    • 著者名/発表者名
      R. Shindou, S. Yunoki, and T. Momoi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 87 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevb.87.054429

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 多体交換相互作用が創る固体ヘリウム3薄膜の磁性2012

    • 著者名/発表者名
      桃井 勉、久保 健
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 47 ページ: 207-214

    • NAID

      40019343611

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin nematic order in multiple-spin exchange models on the triangular lattice2012

    • 著者名/発表者名
      T.Momoi, P.Sindzingre, K.Kubo
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 108(5) 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevlett.108.057206

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] NMR relaxation rate in the field-induced octupolar liquid phase of spin-1/2 J1-J2 frustrated chains2011

    • 著者名/発表者名
      M.Sato, T.Hikihara, T.Momoi
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series

      巻: 320 ページ: 012014-012014

    • DOI

      10.1088/1742-6596/320/1/012014

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Projective studies of spin nematics in a quantum frustrated ferromagnet2011

    • 著者名/発表者名
      R.Shindou, S.Yunoki, T.Momoi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 84(13) 号: 13

    • DOI

      10.1103/physrevb.84.134414

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase diagram of the classical Heisenberg antiferromagnet on a triangular lattice in an applied magnetic field2011

    • 著者名/発表者名
      L.Seabra, T.Momoi, P.Sindzingre, N.Shannon
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 84(21) 号: 21

    • DOI

      10.1103/physrevb.84.214418

    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 正方格子フラストレート強磁性体におけるorder by disorder2016

    • 著者名/発表者名
      Luis Seabra, Philippe Sindzingre, 桃井 勉, Nic Shannon
    • 学会等名
      日本物理学会 第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学・仙台市・宮城県
    • 年月日
      2016-03-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 結合トライマー模型によるボルボサイトの磁気的性質の解析2016

    • 著者名/発表者名
      O. Janson, 古川俊輔, 桃井 勉, P. Sindzingre, J. Richter, K. Held
    • 学会等名
      日本物理学会 第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学・仙台市・宮城県
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 正方格子フラストレート強磁性体における1/3磁化プラトー、ヘリコイダルスピン液体、ボーテックス結晶2015

    • 著者名/発表者名
      桃井 勉
    • 学会等名
      東京大学物性研究所短期研究会「スピン系物理の深化と最前線」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所・柏市・千葉県
    • 年月日
      2015-11-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 磁性体中のネマティック状態2015

    • 著者名/発表者名
      桃井 勉
    • 学会等名
      早稲田大学高等研究所 Top Runners’ Lecture Collection of Science「磁性体研究の最前線: フラストレーションと強磁場が生む量子現象」
    • 発表場所
      早稲田大学・新宿区・東京都
    • 年月日
      2015-04-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] フラストレート磁性体における磁場誘起スピンネマティック相の理論2015

    • 著者名/発表者名
      桃井 勉
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会シンポジウム
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Magnon pairing in pyrochlore antiferromagnets2014

    • 著者名/発表者名
      E. Takata, T. Momoi, M. Oshikawa
    • 学会等名
      International Workshop on Highly Frustrated Magnetism 2014 (HFM2014)
    • 発表場所
      University of Cambridge, Cambridge, UK
    • 年月日
      2014-07-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Theory of Quantum States under High Magnetic Field in S=3/2 Pyrochlore Antiferromagnets2014

    • 著者名/発表者名
      E. Takata, T. Momoi, M. Oshikawa
    • 学会等名
      The OIST International Workshop on Novel Quantum Materials and Phases
    • 発表場所
      沖縄県 沖縄科学技術大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Magnon pairing in pyrochlore antiferromagnets2014

    • 著者名/発表者名
      T. Momoi, E. Takata, M. Oshikawa
    • 学会等名
      International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2014
    • 発表場所
      University of Cambridge, England
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Spin nematic order in the multiple - spin exchange model on the triangular2012

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Momoi
    • 学会等名
      Highly frustrated magnetism 2012
    • 発表場所
      McMaster University, Hamilton, Canada
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] A theory of spin nematics in S = 1/2 frustrated ferromagnets2012

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Momoi
    • 学会等名
      Highly frustrated magnetism 2012
    • 発表場所
      McMaster University, Hamilton, Canada
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] フラストレート磁性体における量子スピンネマティック状態2012

    • 著者名/発表者名
      桃井 勉
    • 学会等名
      京大基研研究会「量子スピン系の物理」
    • 発表場所
      京都大学、京都
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 磁場中三角格子古典ハイゼンベルグ模型の相転移2012

    • 著者名/発表者名
      Luis Seabra、桃井 勉、Philippe Sindzingre、Nic Shannon
    • 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(兵庫県)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Competition between Spin Nematic and Spin Density Wave Orders in Spatially Anisotropic Frustrated Magnets in Magnetic Fields2012

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Sato, Toshiya Hikihara and Tsutomu Momoi
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 三角格子多体スピン交換模型におけるスピンネマティック状態の秩序変数2011

    • 著者名/発表者名
      桃井 勉、Philippe Sindzingre、久保 健
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] S=3/2パイロクロア反強磁性体の飽和磁化近傍量子相の理論的研究

    • 著者名/発表者名
      高田えみか、桃井 勉、押川正毅
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島県 徳島大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] High magnetic field phases of the J1-J2 and J1-J3 triangular antiferromagnet

    • 著者名/発表者名
      Giacomo Marmorini and Tsutomu Momoi
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島県 徳島大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] パイロクロア反強磁性体の飽和磁化近傍量子相

    • 著者名/発表者名
      桃井 勉、高田えみか、押川正毅
    • 学会等名
      物性理論研究会
    • 発表場所
      徳島県 神山町
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Magnon pairing in pyrochlore antiferromagnets

    • 著者名/発表者名
      T. Momoi, E. Takata, M. Oshikawa
    • 学会等名
      International Workshop on Frustration and Topology in Condensed Matter Physics
    • 発表場所
      Tainann, Taiwan
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] フラストレート磁性体におけるネマティック状態

    • 著者名/発表者名
      桃井 勉
    • 学会等名
      統計力学の最近の展開
    • 発表場所
      東京都 東京大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] パイロクロア反強磁性体における双二次相互作用がもたらすマグノン束縛状態に関する理論的研究

    • 著者名/発表者名
      高田えみか,桃井 勉,押川正毅
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      神奈川県 東海大学 湘南キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] Getting to the heart of frustrated magnetism

    • URL

      http://www.rikenresearch.riken.jp/eng/research/6966

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2011-08-05   更新日: 2020-05-15  

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