中性子散乱を用いた三角格子反強磁性体におけるスピン依存量子状態の解明

• 研究課題/領域番号: 24740223
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 南部 雄亮 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (60579803)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013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); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2012年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: フラストレート磁性体 / 中性子散乱 / 三角格子反強磁性体 / 籠目格子反強磁性体 / 巨視的量子状態

研究概要

新奇な量子状態に至る手段として幾何学的フラストレーションが注目を集めている。本研究では中性子散乱を通して、スピンに依存した巨視的な量子状態の解明を目的として研究を行った。その結果、スピンが1と2の三角格子反強磁性体において、例えば磁気四重極子相関など通常の二体スピン間相互作用では説明できない現象を突き止めた。また、二種類のスピン1/2籠目格子反強磁性体についても中性子非弾性散乱を行った。詳細に磁気励起を測定し、三重項励起の磁場応答や量子効果による線形スピン波理論の補正などを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Large Negative Quantum Renormalization of Excitation Energies in the Spin-1/2 Kagome Lattice Antiferromagnet Cs2Cu3SnF12 (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ono, K. Matan, Y. Nambu, T.J. Sato, K. Katayama, S. Hirata, and H. Tanaka
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 83 号: 4 ページ: 43701-43701
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.043701
  • NAID: 210000133022
  • 査読あり
• [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] 三角格子反強磁性体NiGa_2S_4の二次元磁性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南部雄亮
  • 雑誌名: 波紋 巻: 23 ページ: 23-28
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and magnetic properties in the quantum S = 1/2 dimer systems Ba3(Cr1-xVx)2O8 with site disorder (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hong, L.Y. Zhu, X. Ke, V.O. Garlea, Y. Qiu, Y. Nambu, H. Yoshizawa, M. Zhu, G.E. Granroth, A.T. Savici, Z. Gai, and H.D. Zhou
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 87 号: 14
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.144427
  • 査読あり
• [雑誌論文] 三角格子反強磁性体NiGa2S4の二次元磁性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南部雄亮
  • 雑誌名: 波紋 巻: 23 ページ: 23-28
  • NAID: 130007510511
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin dynamics and spin freezing in the triangular lattice antiferromagnets FeGa_2S_4 and NiGa_2S_4 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Zhao, P. Dalmas de Réotier, A. Yaouanc, D.E. MacLaughlin, J.M. Mackie, O.O. Bernal, Y. Nambu, T. Higo, S. Nakatsuji
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 号: 6 ページ: 64435-64435
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.064435
  • 査読あり
• [雑誌論文] 中性子散乱による磁気構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 南部雄亮
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 33 ページ: 302-307
  • NAID: 10030756371
  • 査読あり
• [雑誌論文] Block magnetism coupled with local distortion in the iron-based spin-ladder compound BaFe2Se3 (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nambu
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: B85 号: 6 ページ: 64413-64413
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.064413
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for an exotic magnetic transition in the triangular spin system FeGa2S4 (2012)
  • 著者名/発表者名: P. Dalmas de Reotier, A. Yaouanc, D.E. MacLaughlin, S. Zhao, T. Higo, S. Nakatsuji, Y. Nambu, C. Marin, A. Amato, and C. Baines
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 85 号: 14
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.140407
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stripelike magnetismin a mixed- valence insulating state of the Fe- based ladder compound CsFe2Se3 (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Du, K. Ohgushi, Y. Nambu, T. Kawakami, M. Avdeev, Y. Hirata, Y. Watanabe, T. J Sato, and Y. Ueda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 85巻 号: 21 ページ: 214436-214436
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.214436
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferroauadrupolar ordering in PrTi2A120 (2012)
  • 著者名/発表者名: T, J. Sato, S, Ibuka, Y, Nambu, T, Yamazaki, T. Hong, A. Sakai, S, Nakatsuji
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 号: 18 ページ: 184419-184427
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.184419
  • 査読あり
• [学会発表] 三角格子キラル磁性体の中性子散乱による研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤卓、南部雄亮、T. Hong、松田雅昌、H. Cao、木下正貴、関真一郎、石渡晋太郎、十倉好紀
  • 学会等名: 東京大学物性研究所 短期研究会 海外施設を舞台とした中性子散乱共同研究利用
  • 発表場所: 東京大学物性研究所
• [学会発表] Negative quantum renormalization of excitation energies in the distorted kagome lattice antiferromagnet Cs2Cu3SnF12 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Matan, T. Ono, Y. Nambu, T.J. Sato, and H. Tanaka
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2014
  • 発表場所: Colorado Convention Center, United States of America
• [学会発表] Ba1-xCsxFe2Se3に対する圧力効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 羽合孝文、松林和幸、大串研也、南部雄亮、Jinguang Cheng、上床美也、佐藤卓、吉澤英樹
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
• [学会発表] FullProfを用いた粉末試料の磁気構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南部雄亮
  • 学会等名: 平成25年度茨城県中性子利用促進研究会磁石材料のその場構造解析分科会
  • 発表場所: エッサム神田ホール
  • 年月日: 2013-10-22
  • 招待講演
• [学会発表] Excitations under fields of the pinwheel valence bond solid state in the Kagomé antiferromagnet Rb_2Cu_3SnF_<12> (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, H. Tanaka
  • 学会等名: International Conference on Neutron Scattering 2013
  • 発表場所: Edinburgh International Conference Cnetre, Edinburgh, UK
  • 年月日: 2013-07-11
• [学会発表] 籠目格子反強磁性体Rb_2Cu_3SnF_12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. 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] SENJUにおけるこれからの磁気構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南部雄亮
  • 学会等名: 第5回CROSSroads研究会「J-PARCの単結晶回折計による構造物性研究」
  • 発表場所: KEK東海キャンパス
  • 年月日: 2013-02-25
  • 招待講演
• [学会発表] 中性子散乱による鉄系超伝導体関連物質の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南部雄亮、佐藤卓
  • 学会等名: 附置研究所間アライアンス 平成24年度成果報告会
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館
• [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, and H. Tanaka
  • 学会等名: International Conference on Neutron Scattering 2013
  • 発表場所: Edinburgh International Conference Centre, United Kingdom
• [学会発表] Magnetism of iron-based ladder compounds (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Nambu, T. Hawai, T.J. Sato, Y. Ueda, and K. Ohgushi
  • 学会等名: Light and Particle Beams in Materials Science 2013
  • 発表場所: International Congress Center Tsukuba
• [学会発表] 三角格子キラル磁性体MnSb2O6における電気磁気相関 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木下正貴、関真一郎、南部雄亮、石渡晋太郎、佐藤卓、十倉好紀
  • 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] 三角格子キラル磁性体MnSb2O6の中性子散乱 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤卓、南部雄亮、木下正貴、関真一郎、石渡晋太郎、十倉好紀
  • 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] 鉄系梯子型化合物BaFe2Se3の磁気励起 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南部雄亮、羽合孝文、大串研也、Fei Du、横尾哲也、伊藤晋一、上田寛、吉澤英樹、佐藤卓
  • 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] 梯子型鉄系化合物Ba1-xCsxFe2Se3における結晶構造と磁性の関係 (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽合孝文、南部雄亮、大串研也、Fei Du、平田靖透、Maxim Avdeev、上床美也、関根由莉奈、深澤裕、Jie Ma、Songxue Chi、上田寛、吉澤英樹、佐藤卓
  • 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] 希土類金属間化合物RNi3X9 (R:希土類金属, X:Al, Ga)のカイラル構造とその磁性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大原繁男、小林拓也、福田智寿、山下哲朗、松本裕司、山浦淳一、宗像孝司、田中斗志貴、松林和幸、上床美也、南部雄亮、宮崎亮一、青木勇二
  • 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] 偏極散乱装置POLANOの建設状況 (2013)
  • 著者名/発表者名: 横尾哲也、大山研司、伊藤晋一、鈴木純一、佐藤卓、岩佐和晃、木村宏之、金子直勝、大河原学、南部雄亮
  • 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] 梯子型鉄系化合物Ba1-xCsxFe2Se3に見られる多彩な磁性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽合孝文、大串研也、平田靖透、上床美也、上田寛、吉澤英樹、南部雄亮、佐藤卓、Maxim Avdeev、関根由莉奈、深澤裕、Jie Ma、Songxue Chi
  • 学会等名: 基研研究会「鉄系高温超伝導の物理 ～スピンと軌道の協奏～」
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所
• [学会発表] FullProfを用いた粉末試料の磁気構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南部雄亮
  • 学会等名: 平成25年度茨城県中性子利用促進研究会 磁石材料のその場構造解析分科会
  • 発表場所: エッサム神田ホール
  • 招待講演
• [学会発表] 4f電子系カイラルらせん磁性体YbNi3Al9におけるスピン軌道相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大原繁男、小林拓也、福田智寿、山下哲朗、松本裕司、山浦淳一、宗像孝司、田中斗志貴、松林和幸、上床美也、南部雄亮、宮崎亮一、青木勇二
  • 学会等名: 第7回物性科学領域横断研究会 (領域合同研究会)
  • 発表場所: 東京大学武田先端知ビル
• [学会発表] 鉄系梯子型物質の研究 -鉄系超伝導への低次元物質からのアプローチ (2013)
  • 著者名/発表者名: 南部雄亮、羽合孝文、佐藤卓
  • 学会等名: 第13回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
  • 発表場所: 東北大学片平さくらホール
• [学会発表] SENJUにおけるこれからの磁気構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南部雄亮
  • 学会等名: 第5回CROSSroads研究会「J-PARCの単結晶回折計による構造物性研究」
  • 発表場所: KEK東海1号館
  • 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 (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. 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] 梯子型鉄系化合物Ba1-xCsxFe2Se3の粉末中性子回折による研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽合孝文、南部雄亮、大串研也、Fei Du、Maxim Avdeev、上床美也、関根由莉奈、深澤裕、Jie Ma、Songxue Chi、上田寛、吉澤英樹、佐藤卓
  • 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] Magnetic phase diagram of BaFe2(SeS)3 with the spin-ladder structure (2013)
  • 著者名/発表者名: Fei Du, Kenya Ohgushi, Yusuke Nambu, Yoshiya Uwatoko, Taku J Sato, Takateru Kawakami, and Yutaka Ueda
  • 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] Spin Dynamics of the 2D Magnet NiGa_2S_4 (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nambu
  • 学会等名: Nikko Joint Conference between 10th International Conference on Quasielastic Neutron Scattering (QENS) and 5th Workshop on Inelastic Neutron Spectrometers (WINS)
  • 発表場所: Nikko Public Meeting Hall
  • 年月日: 2012-10-04
  • 招待講演
• [学会発表] 三軸分光器CTAX @ ORNLの現状と一次元構造をもつ鉄系化合物の磁性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 南部雄亮
  • 学会等名: 中性子セミナー
  • 発表場所: 東京大学物性研究所
  • 年月日: 2012-06-15
• [学会発表] 次元性の異なる鉄系化合物の磁性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 南部雄亮
  • 学会等名: 第2回「物質科学セミナーin柏」
  • 発表場所: 東京大学新領域創成科学研究科
  • 招待講演
• [学会発表] Spin Dynamics of the 2D Magnet NiGa2S4 (2012)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Nambu
  • 学会等名: Nikko Joint Conference between 10th International Conference on Quasielastic Neutron Scattering (QENS) and 5th Workshop on Inelastic Neutron Spectrometers (WINS)
  • 発表場所: Nikko Public Meeting Hall
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.jps.or.jp/books/jpsjselectframe/2014/files/14-04-2.pdf
• [備考] スピンの波に現れる普通とは逆の量子効果
  • URL: http://www.jps.or.jp/books/jpsjselectframe/2014/files/14-04-2.pdf