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量子スピン系のボース・アインシュタイン凝縮とスーパーカレント

研究課題

研究課題/領域番号 26247058
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, 理学院, 教授 (80188325)

研究分担者 栗田 伸之  東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (80566737)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
42,770千円 (直接経費: 32,900千円、間接経費: 9,870千円)
2016年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2015年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2014年度: 28,600千円 (直接経費: 22,000千円、間接経費: 6,600千円)
キーワード量子スピン系 / マグノン / ボース・アインシュタイン凝縮 / スーパーカレント / マグノンの結晶化 / 強磁場 / 新物質 / Bose-Einstein凝縮 / スピンギャップ磁性体 / スピンダイマー磁性体 / 中性子散乱 / スピンスーパーカレント / 結晶化 / スピンダイマー系 / フラストレーション / トリプレットの結晶化 / キタエフ模型
研究成果の概要

我々はスピンダイマー磁性体Ba2CoSi2O6Cl2を合成し,その結晶構造を決定した。また,強磁場磁化測定によりマグノンの結晶化現象を観測した。これはマグノンのボース凝縮(BEC)と対極をなす現象で,貴重な実験例である。また,類似の結晶構造を持つBa2CuSi2O6Cl2を合成し,その2次元的量子磁性を明らかにした。更に擬2次元強磁性体K2CuF4における磁場中相転移を調べ,擬2次元マグノンBECの普遍性を検証した。続いて磁場中での磁気トルクを抑制する工夫を行い,基底一重項磁性体CsFeBr3の磁場誘起磁気秩序を極低温まで測定することによって,3次元マグノンBECの普遍性を検証した。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (53件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (15件) 雑誌論文 (22件) (うち国際共著 7件、 査読あり 22件、 謝辞記載あり 10件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件、 招待講演 6件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] National High Magnetic Field Laboratory/University of California/Lawrence Livermore National Laboratory(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] IFW Dresden/Helmholtz-Zentrum Berlin(ドイツ)

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      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Sorbonne University/Aix-Marseille University/Institut Laue-Langevin(フランス)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Ecole Polytechnique Federale de Lausanne/Paul Scherrer Institut(スイス)

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      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Mahidol University(タイ)

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      2016 実績報告書
  • [国際共同研究]

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      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Paul Scherrer Institute(スイス)

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      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Birmingham(英国)

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      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] National High Magnetic Field Laboratory(米国)

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      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Sorbonne University/Aix-Marseille University(フランス)

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      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Bragg Institure, ANSTO(オーストラリア)

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      2015 実績報告書
  • [国際共同研究]

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      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Mahidol University(タイ)

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      2014 実績報告書
  • [国際共同研究] National High Magnetic Field Laboratory(米国)

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      2014 実績報告書
  • [国際共同研究] Bragg Institute, ANSTO(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnetic excitations and electronic interactions in Sr2CuTeO6: a spin-1/2 square lattice Heisenberg antiferromagnet2016

    • 著者名/発表者名
      P. Babkevich, V. M. Katukuri, B. Fak, S. Rols, T. Fennell, D. Pajic, H. Tanaka, T. Pardini, R. R. P. Singh, A. Mitrushchenkov, O. V. Yazyev and H. M. Ronnow
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 117 号: 23

    • DOI

      10.1103/physrevlett.117.237203

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ferroelectricity by Bose-Einstein condensation in a quantum magnet2016

    • 著者名/発表者名
      S. Kimura, K. Kakihara, Y. Sawada, K. Watanabe, M. Matsumoto, M. Hagiwara and H. Tanaka
    • 雑誌名

      Nat. Commun.

      巻: 7

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quasi-Two-Dimensional Bose-Einstein Condensation of Spin Triplets in Dimerized Quantum Magnet Ba2CuSi2O6Cl22016

    • 著者名/発表者名
      M. Okada, H. Tanaka, N. Kurita, K. Johmoto, H. Uekusa, A Miyake, M. Tokunaga, S. Nishimoto, M. Nakamura, M. Jaime, G. Radtke and A. Saul
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 94 号: 9

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.094421

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Magnetic-field- and pressure-induced quantum phase transition in CsFeCl3 proved via magnetization measurements2016

    • 著者名/発表者名
      N. Kurita and H. Tanaka
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 94 号: 10

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.104409

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      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Magnetic Structure of an S=1/2 Quasi-Two-Dimensional Square-Lattice Heisenberg Antiferromagnet Sr2CuTeO62016

    • 著者名/発表者名
      K. Koga, N. Kurita, M. Avdeev, S. Danilkin, T. J. Sato, H. Tanaka
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 93 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.054426

    • 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] Field-driven successive phase transitions in the quasi-two-dimensional frustrated antiferromagnet Ba2CoTeO6 and highly degenerate classical ground states2016

    • 著者名/発表者名
      P. Chanlert, N. Kurita, H. Tanaka, D. Goto, A. Matsuo, and K. Kindo
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 93 号: 9

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.094420

    • 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] Quantum phase transition between disordered and ordered states in the spin-1/2 kagome lattice antiferromagnet (Rb1-xCsx)2Cu3SnF122015

    • 著者名/発表者名
      K. Katayama, N. Kurita, H. Tanaka
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 91 号: 21

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.214429

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of multi-frequency ESR system for high-pressure measurements up to 2.5 GPa2015

    • 著者名/発表者名
      T. Sakurai, K. Fujimoto, R. Matsui, K. Kawasaki, S. Okubo, H. Ohta, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko, H. Tanaka
    • 雑誌名

      J. Magn. Reson.

      巻: 259 ページ: 108-113

    • DOI

      10.1016/j.jmr.2015.08.005

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Magnetic-Field-Induced Polar Phase in Chiral Magnet CsCuCl32015

    • 著者名/発表者名
      A. Miyake, J. Shibuya, M. Akaki, H. Tanaka, and M. Tokunaga
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 92 号: 10

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.100406

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spinon, soliton and breather in the spin-1/2 antiferromagnetic chain KCuGaF62015

    • 著者名/発表者名
      I. Umegaki, H. Tanaka, N. Kurita, T. Ono, M. Laver, C. Niedermayer, C. Rüegg, S. Ohira-Kawamura, K. Nakajima, K. Kakurai
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 92 号: 17

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.174412

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] on Substitution Effect on the Distorted Kagome Lattice of A2Cu3SnF122015

    • 著者名/発表者名
      S. Sharmin, T. Ono, and H. Tanaka
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 4

    • DOI

      10.7566/jpscp.4.011008

    • 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] Successive magnetic phase transitions in α-RuCl3 : XY-like frustrated magnet on the honeycomb lattice2015

    • 著者名/発表者名
      Yumi Kubota, Hidekazu Tanaka, Toshio Ono, Yasuo Narumi, and Koichi Kindo
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 91 号: 9

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.094422

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystallization of Magnons in an Almost Perfectly Frustrated Quantum Magnet2014

    • 著者名/発表者名
      Hidekazu Tanaka
    • 雑誌名

      AAPPS Bulletin

      巻: 24 ページ: 14-16

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 籠目格子反強磁性体での特異な量子効果―磁気励起に現れる負の量子再規格化―2014

    • 著者名/発表者名
      小野俊雄,Kittiwit Matan,南部雄亮,佐藤卓,田中秀数
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 49 ページ: 7-15

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Strong Suppression of Magnetic Ordering in a Frustrated S=1/2 Square-Lattice Heisenberg Antiferromagnet Sr2CuTeO62014

    • 著者名/発表者名
      K. Koga, N. Kurita, H. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 83 号: 11 ページ: 115001-115001

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.115001

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Almost Perfect Frustration in the Dimer Magnet Ba2CoSi2O6Cl22014

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka, N. Kurita, M. Okada, E. Kunihiro, Y. Shirata, K. Fujii, H. Uekusa, A. Matsuo, K. Kindo, H. Nojiri
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 83 号: 10 ページ: 103701-103701

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.103701

    • NAID

      210000133280

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic phase diagram of the S=1/2 triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet Ba3CoNb2O92014

    • 著者名/発表者名
      K. Yokota, N. Kurita, H. Tanaka
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B 90 (2014) 014403

      巻: 90 号: 1

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.014403

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      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gradual evolution in spin dynamics of TlCu1-xMgxCl3 probed by muon-spin- relaxation (muSR) technique2014

    • 著者名/発表者名
      Takao Suzuki, Isao Watanabe, Fumiko Yamada, Yasuyuki Ishii, Kazuki Ohishi, Takayuki Goto, and Hidekazu Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 502 ページ: 0120411-0120415

    • DOI

      10.1088/1742-6596/502/1/012041

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      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] µSR study on quantum spin system NH4CuCl32014

    • 著者名/発表者名
      K Matsui, T Suzuki, A Oosawa, M Fujisawa. K Yoshizawa, H Tanaka, T Goto, P K Biswas, A Amato, I Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 551 ページ: 0120071-0120075

    • DOI

      10.1088/1742-6596/551/1/012007

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      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] NMR Study On Kagome-Lattice Antiferromagnet Cs2Mn3LiF122014

    • 著者名/発表者名
      S Moriya, Y Usui, H Tanaka, K Matsui, Y Mori, H Kuroe, T Sasaki and T Goto
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 568 号: 4 ページ: 0420081-0420085

    • DOI

      10.1088/1742-6596/568/4/042008

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      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ground State of the Spin-1/2 Chain of Green Dioptase at High Fields2014

    • 著者名/発表者名
      K. Matsui, M. Fujisawa, K. Hagiwara, Y. Hoshino, T. Goto, T. Sasaki, H. Tanaka, S. Okubo and H. Ohta
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 2

    • DOI

      10.7566/jpscp.3.014011

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel multiferroic phase of CsCuCl3 in High Magnetic Fields2014

    • 著者名/発表者名
      J. Shibuya, M. Akaki, Y. Kohama, A. Miyake, M. Tokunaga, and H. Tanaka
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Proc. Ser.

      巻: 568 号: 4 ページ: 042030-042030

    • DOI

      10.1088/1742-6596/568/4/042030

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] フラストレーションの強いスピンダイマー磁性体Ba2CoSi2O6Cl2における強磁場高周波ESR測定2017

    • 著者名/発表者名
      栗田伸之, 赤木暢, 奥谷顕, 萩原政幸, 田中秀数
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 基底一重項磁性体CsFeBr3の極低温磁気相図と量子臨界現象2016

    • 著者名/発表者名
      白澤一樹,栗田伸之,田中秀数
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] フラストレーションの強いS=1/2スピンダイマー系Ba2CoSi2O6Cl2における局在励起2016

    • 著者名/発表者名
      栗田伸之,河村聖子,中島健次,田中秀数
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] フラストレーションの強いS=1スピンダイマー系Ba2NiSi2O6Cl2の量子磁化過程2016

    • 著者名/発表者名
      小池暢人,栗田伸之,田中秀数,上本紘平,植草秀裕,Mingyue Ruan,野尻浩之,松尾晶,金道浩一
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 擬2次元スピンダイマー系Ba2CuSi2O6Cl2における高周波強磁場ESR2016

    • 著者名/発表者名
      田中公彦,小池暢人,栗田伸之,須藤紘夢,野尻浩之,田中秀数
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] XY-like frustrated magnetic phase transitions in α-RuCl32016

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting
    • 発表場所
      Baltimore, Maryland, USA
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Field-Induced Successive Phase Transitions in Quasi-Two-Dimensional Frustrated Antiferromagnet Ba2CoTeO6 and Highly Degenerated Classical Ground States2016

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka
    • 学会等名
      International Conference Physical Phenomena in High Magnetic Fields (PPHMF-8)
    • 発表場所
      Tallahassee, Florida, USA
    • 年月日
      2016-01-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Field-Induced Successive Phase Transitions in the Spin-1/2 Frustrated Antiferromagnet Ba2CoTeO6 and Highly Degenerate Classical Ground States2015

    • 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「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
    • 年月日
      2015-11-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Quantum Crystallization of Magnons in Almost Perfectly Frustrated Dimer Magnets Ba2MSi2O6Cl2 (M=Co and Ni)2015

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka, N. Kurita, M. Okada, M. Koike, K. Fujii, K. Johmoto, H. Uekusa, A. Matsuo, K. Kindo and H. Nojiri
    • 学会等名
      International Conference on Research in High Magnetic Fields
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 年月日
      2015-07-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フラストレーションと強磁場が生む量子現象2015

    • 著者名/発表者名
      田中秀数
    • 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」
    • 発表場所
      早稲田大学西早稲田キャンパス
    • 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] 様々な空間構造を持つ量子スピン系に関する話題2015

    • 著者名/発表者名
      田中秀数
    • 学会等名
      Workshop: CROSSroads of Users and J-PARC第14回「量子スピン系とフラストレーション」
    • 発表場所
      いばらき量子ビーム研究センター
    • 年月日
      2015-02-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 強磁場中で現れるスピン系の量子多体効果と量子相転移2014

    • 著者名/発表者名
      田中秀数
    • 学会等名
      強磁場科学研究会「強磁場が切り拓く物質科学のフロンティア」
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2014-12-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] スピンダイマー磁性体 Ba2CoSi2O6Cl2 における殆ど完全なフラストレーション2014

    • 著者名/発表者名
      田中秀数,栗田伸之,岡田真喜子,國弘英二,白田雄高,藤井孝太郎,植草秀裕,松尾晶,金道浩一,野尻浩之
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      中部大学春日井キャンパス
    • 年月日
      2014-09-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] スピンダイマー系の量子物理2014

    • 著者名/発表者名
      田中秀数
    • 学会等名
      シンポジウム「量子スピン系の物理」
    • 発表場所
      中央大学理工学部後楽園キャンパス
    • 年月日
      2014-05-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 東京工業大学理学院物理学系田中研究室

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [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
      2015 実績報告書 2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-01-31  

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