量子スピン液体の異方的励起構造と量子臨界現象の解明

• 研究課題/領域番号: 24740252
• 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: 大阪大学
• 研究代表者: 山下 智史 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40587466)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 量子スピン液体 / 分子性導体 / 熱測定 / 強相関 / 分子性固体 / 磁性

研究成果の概要

EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2では、スピンギャップのない量子スピン液体が実現する。本研究では、カチオンの混晶化により三角格子性をコントロールしたXY[Pd(dmit)2]2混晶塩系の熱容量を系統的に測定した。反強磁性―量子スピン液体混晶系，量子スピン液体―電荷秩序混晶系では、低温熱容量における温度に比例する項の係数γが反強磁性側では減少、電荷秩序側ではγが上昇し、量子スピン液体物質を含まない反強磁性―電荷秩序混晶系ではこの挙動が再現された。よって、量子スピン液体が相図上幅を持った相であることを示した。反強磁性―量子スピン液体相境界では、量子臨界現象とみられる熱容量の増大を観測した。

研究成果

• [雑誌論文] Construction of Relaxation Carorimetry for 101-2 Micro-gram Samples and Heat Capacity Measurements of Organic Complexes (2016)
  • 著者名/発表者名: Shusaku Imajo, Shuhei Fukuoka, Satoshi Yamashita, and Yasuhiro Nakazawa
  • 雑誌名: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 巻: 123 号: 3 ページ: 1871-1876
  • DOI: 10.1007/s10973-015-4885-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotational Tunneling of Methyl Groups and the Electronic Heat Capacity of EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2 under Magnetic Fields (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Yamashita, Masayuki Yoshizumi, Hiroki Akutsu, Yasuhiro Nakazawa, Kohei Ueda, Reizo Kato
  • 雑誌名: International Journal of Modern Physics B 巻: in press 号: 13 ページ: 1642007-1642007
  • DOI: 10.1142/s0217979216420078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat Capacity of Spin Liquid System of EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2 (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita, R. Yoshimoto, S. Fukuoka, Y. Nakazawa, R. Kato
  • 雑誌名: Quantum Matter 巻: 4 号: 4 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1166/qm.2015.1198
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Coupling of Charge and Lattice Degrees of Freedoms in θ-Type BEDT-TTF Compound Probed by Low-Temperature Heat Capacity Measurements (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Yoshimoto, Y. Takane, K. Hino, S. Yamashita, Y. Nakazawa
  • 雑誌名: PhysicaB 巻: 449 ページ: 19-24
  • DOI: 10.1016/j.physb.2014.04.076
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermodynamic Behavior of Quantum Spin Liquid State with Gapless Excitation Structure in Molecule Based Dimer Mott Insulators (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下智史
  • 雑誌名: Netsu Sokutei 巻: 40 ページ: 120-126
  • NAID: 40019782409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat Capacity of Spin Liquid System of EtMe3Sb[Pd(dmit)2]2 (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita, R. Yoshimoto, S. Fukuoka, Y. Nakazwa, R. Kato
  • 雑誌名: Quantum Matter 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermodynamics of a Liquid-Like Spin State in Molecule-Based Magnets with Geometric Frustrations (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakazawa and S. Yamashita
  • 雑誌名: Chem. Lett. Highlight Review 巻: 42 号: 12 ページ: 1446-1454
  • DOI: 10.1246/cl.130656
  • NAID: 130004867820
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermodynamic Properties of k-(BEDT -TTF)_2X Salts: Electron Correlations and Superconductivity (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakazawa, S. Yamashita
  • 雑誌名: Crystals 巻: 2 号: 3 ページ: 741-761
  • DOI: 10.3390/cryst2030741
  • 査読あり
• [学会発表] Thermdynamic Properties of Spin Liquid in Dimer-Mott Organic Compounds (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Nakazawa , Satoshi Yamashita, Hiroki Akutsu, Hengbo Cui Kohei Ueda Reizo Kato
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • 発表場所: Hawaii(USA)
  • 年月日: 2015-12-19
  • 国際学会
• [学会発表] X[PtxPd1-x(dmit)2]2混晶塩の低温熱容量 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山下智史，中澤康浩，上田康平，加藤礼三
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] フェルミ液体的性質を有するスピン液体相における励起構造に関する熱力学的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山下智史
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス（東京，新宿）
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] X[Pd(dmit)2]2 塩における電荷秩序状態に関する熱的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下智史，中澤康浩，上田康平，加藤礼三
  • 学会等名: 第50回記念熱測定討論会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪，豊中）
  • 年月日: 2014-09-28 – 2014-09-30
• [学会発表] Thermodynamic Behavior of the Spin-Liquid Compound in Dimerized Charge Transfer Salts (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Yamashita, Yasuhiro Nakazawa, Reizo Kato
  • 学会等名: The International Symposium on Structural Thermodynamics in Memory of Prof. Syuzo Seki (ISST-2014)
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス（大阪，豊中）
  • 年月日: 2014-09-27
• [学会発表] Phase Relation of Quantum Spin Liquid in X[Pd(dmit)2]2 System (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Yamashita
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Conductivity & Magnetism in Molecular Materials
  • 発表場所: Lewiston(USA)
  • 年月日: 2014-08-03 – 2014-08-08
  • 招待講演
• [学会発表] EtxMe4-xSb[Pd(dmit)2]2塩における電荷秩序状態と量子スピン液体状態の熱容量差に関する考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下智史，上田康平，中澤康浩，加藤礼三
  • 学会等名: 第69回日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 湘南
• [学会発表] THERMODYNAMIC BEHAVIOR OF QUANTUM SPIN LIQUID STATE IN DIMER MOTT INSULATOR (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita, Y. Nakazawa, R. Kato
  • 学会等名: THe Fifth International Symposium on the New Frontiers of Thermal Studies of Materials
  • 発表場所: Yokohama, Japan
• [学会発表] 分子性導体における格子熱容量と電子基底状態の関係に関する熱的考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山下智史，中澤康浩，加藤礼三
  • 学会等名: 第49回熱測定討論会
  • 発表場所: 習志野
• [学会発表] 重水素置換したX［Pd(dmit)2］2の低温熱容量 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山下智史，福岡脩平，中澤康浩，上田康平，崔亨波，山本浩史，加藤礼三
  • 学会等名: 2013年日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 徳島
• [学会発表] X[Pd(dmit)2]2系における量子スピン液体-電荷秩序近傍の低温熱挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山下智史，福岡脩平，中澤康浩，上田康平，崔亨波，山本浩史，加藤礼三
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 東広島
• [学会発表] Thermodynamic Study of Chemical Pressure Effet on Quantum Spin Liquid (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita, S. Fukuoka, Y. Nakazawa K. Ueda, H. M. Yamamoto, and R. Kato
  • 学会等名: The 15th International Congress on Thermal Analysis and Calorimetry (ICTAC15) & the 48th Japanese Conference on Calorimetry and Thermal Analysis (JCCTA48)
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Fermi Liquid Character of Organic Spin Liquid in X[Pd(dmit)2]2 System (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita
  • 学会等名: KITP Conference 2012 Exotic Phases in Frustrated Magnets
  • 発表場所: Santa Barbara, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Thermodynamic Properties of the Spin-Liquid State in Dimer-Mott Systems (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Yamashita, Y. Nakazawa, and R. Kato
  • 学会等名: International Symposium on Materials Science Openes by Molecular Degrees of Freedom (MDF2012)
  • 発表場所: Miyazaki Japan
• [学会発表] Et2Me2AsxSb1-x[Pd(dmit)2]2におけるギャップレスな量子スピン液体 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山下智史，福岡脩平，中澤康浩，上田康平，山本浩史，加藤礼三
  • 学会等名: 日本物理学会2012 秋季大会
  • 発表場所: 横浜
• [備考] 阪大化学熱学レポート
  • URL: http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/micro/report/rcst/index.html.ja