電荷注入された量子スピン鎖におけるスピン-電荷ダイナミクスの研究

• 研究課題/領域番号: 26400376
• 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: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 横尾 哲也 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (10391707)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 量子スピン系 / 低次元磁性 / ハルデンギャップ / 中性子非弾性散乱 / 量子スピン / スピンギャップ / ハルデン状態 / 量子ビーム / 中性子散乱

研究成果の概要

本研究課題は電荷が導入された一次元量子スピン系であるNd2-xCaxBaNiO5の良質な単結晶を育成し、一次元ハルデン系におけるスピン励起状態および電荷（ホール）のスピン-ホールダイナミクスを観測することを目的とした。本研究では三種類の異なるホール濃度の試料について単結晶育成をおこない、中性子非弾性散乱実験を実施した。ハルデン鎖の明瞭な励起状態の全体像を観測することに成功。またホールドープ状態での運動状態も明確に観測し、ハルデンギャップ内に新たな動的構造が出現すること、その構造の電荷濃度依存性を測定し、これは高温超伝導（二次元）で実現するホールのダイナミクスと酷似していることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Science from the Initial Operation of HRC (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Itoh, T. Yokoo, T. Masuda, H. Yoshizawa, M. Soda, Y. Ikeda, S. Ibuka, D. Kawana, T. J. Sato, Y. Nambu, K. Kuwahara, S. Yano, J. Akimitsu, Y. Kaneko, Y. Tokura, M. Fujita, M. Hase, K. Iwasa, H. Hiraka, T. Fukuda, K. Ikeuchi, K. Yoshida, T. Yamaguchi, K. Ono, Y. Endoh
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 8 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarized Neutron Spectrometer for Inelastic Experiments at J-PARC: Status of POLANO Project (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoo, K. Ohoyama, S. Itoh, K. Iwasa, N. Kaneko, J. Suzuki, M. Ohkawara, K. Aizawa, S. Tasaki, T. Ino, K. Taketani, S. Ishimoto, M. Takeda, T. Oku, H. Kira, K. Hayashi, H. Kimura, T. J. Sato
  • 雑誌名: EPJ Web of Conferences 巻: 83 ページ: 03018-03018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin and Hole Dynamics in Carrier Doped Quantum Haldane Chain (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoo, S. Itoh, S. Ibuka, H. Yoshizawa and J. Akimitsu
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Series 巻: 568 号: 4 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/568/4/042035
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Experimental confirmation of spin gap in antiferromagnetic alternating spin-3/2 chain substances RCrGeO5 (R = Y or 154Sm) by inelastic neutron scattering experiments (2014)
  • 著者名/発表者名: Masashi Hase, Minoru Soda, Takatsugu Masuda, Daichi Kawana, Tetsuya Yokoo, Shinichi Itoh, Akira Matsuo, Koichi Kindo, and Masanori Kohno
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 号: 2 ページ: 024416-024416
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.024416
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of spin-wave dispersion in Nd-Fe-B magnets using neutron Brillouin scattering (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ono, N. Inami, K. Saito, Y. Takeichi, M. Yano, T. Shoji, A. Manabe, A. Kato, Y. Kaneko, D. Kawana, T. Yokoo , and S. Itoh
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 115 号: 17 ページ: 1-3
  • DOI: 10.1063/1.4863380
  • 査読あり
• [雑誌論文] Concepts of Neutron Polarisation Analysis Devices for a New Neutron Chopper Spectrometer, POLANO, in J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ohoyama, T. Yokoo, S. Itoh, T. Ino, M. Ohkawara, T. Oku, S. Tasaki, K. Iwasa, T. J. Sato, S. Ishimoto, K. Taketani, H. Kira, Y. Sakaguch, M. Nanbu, H. Hiraka, H. M. Shimizu, M. Takeda, M. Hino, K. Hayashi, M. Kenzelmann, U. Fliges, P. Hautle
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Series 巻: 502 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/502/1/012051
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamical properties of spins and holes in carrier doped quantum Haldane chain (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoo, S. Itoh, D. Kawana, H. Yoshizawa, and J. Akimitsu
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Series 巻: 502 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/502/1/012045
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spin Waves in Ferromagnetic Phase of MnP (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Itoh, S. Yano, T. Yokoo, S. Satoh, D. Kawana, Y. Kousaka, J. Akimitsu, Y. Endoh
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Series 巻: 502 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/502/1/012044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction of Polarized Inelastic Neutron Spectrometer in J-PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoo, K. Ohoyama, S. Itoh, J. Suzuki, M. Nanbu, N. Kaneko, K. Iwasa, T. J. Sato, H. Kimura and M. Ohkawara
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Series 巻: 502 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1088/1742-6596/502/1/012046
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Neutron Brillouin Scattering Experiments with Pulsed Neutrons on High Resolution Chopper Spectrometer HRC (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Itoh, T. Yokoo, D. Kawana, Y. Kaneko, Y. Tokura, M. Fujita, K. Yoshida, K. Saito, N. Inami, Y. Takeichi, K. Ono, Y. Endoh
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Series 巻: 502 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1088/1742-6596/502/1/012043
  • 査読あり
• [学会発表] 中性子非弾性散乱を用いた1次元ハルデン鎖を持つNd2BaNiO5に対する研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 羽合孝文、横尾哲也、伊藤晋一、吉沢英樹
  • 学会等名: 量子ビームサイエンスフェスタ
• [学会発表] ハルデン系Nd2BaNiO5における一次元量子スピン鎖の磁気励起 (2017)
  • 著者名/発表者名: 横尾哲也、羽合孝文、伊藤晋一、吉澤英樹
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] Classical and Quantum Magnetic Fluctuations in 1-dimensional Haldane Chain Nd2BaNiO5 (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoo, T. Hawai, S. Itoh, H. Yoshizawa
  • 学会等名: International Conference on Low Temperature Physics
  • 国際学会
• [学会発表] 1次元ハルデン鎖を持つNd2BaNiO5単結晶の非弾性散乱 (2017)
  • 著者名/発表者名: 羽合孝文、横尾哲也、伊藤晋一、吉沢英樹
  • 学会等名: 日本中性子科学会
• [学会発表] ホールドープされた一次元鎖のスピン-電荷ダイナミクス (2016)
  • 著者名/発表者名: 横尾哲也、羽合孝文、伊藤晋一、池田陽一、吉澤英樹
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県・金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Magnetic Excitation of Hole-doped Haldane Chain Nd1.9Ca0.1BaNiO5 (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoo, S. Itoh, S. Ibuka, Y. Ikeda, H. Yoshizawa, J. Akimitsu
  • 学会等名: 5th International Conference on Superconductivity and Magnetism
  • 発表場所: Fetiye, Turkey
  • 年月日: 2016-04-24
• [学会発表] ホールドープされた量子スピン鎖Nd2-xCaxBaNiO5における磁気励起 (2016)
  • 著者名/発表者名: 横尾哲也
  • 学会等名: 量子ビームサイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] Dynamical Properties of Hole-doped Quantum Haldane Chain Nd2-xCaxBaNiO5 (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoo
  • 学会等名: 20th International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-07-05
  • 国際学会
• [学会発表] Progress on POLANO Spectrometer for Polarized Neutron Experiment (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoo
  • 学会等名: International Collaboration on Advanced Neutron Sources
  • 発表場所: Mito, Japan
  • 年月日: 2014-09-29 – 2014-10-03
• [学会発表] Recent Progress on Neutron Spectrometer POLANO (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoo
  • 学会等名: Polarised Neutrons for Condensed Matter Investigations 2014
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2014-09-15 – 2014-09-19
• [学会発表] Spin and Hole Dynamics in Carrier-Doped Quantum Haldane Chain (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoo
  • 学会等名: 27th International Conference on Low Temperature Physics
  • 発表場所: Buenos Aires, Argentina
  • 年月日: 2014-08-06 – 2014-08-13
• [学会発表] Polarized neutron spectrometer for inelastic scattering experiments at J-PARC ~ Status of POLANO project ~ (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoo
  • 学会等名: QENS/WINS 2014
  • 発表場所: Autrans, France
  • 年月日: 2014-05-11 – 2014-05-16
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://research.kek.jp/people/tyokoo/index.html