フラストレーションが創る新しい物性

2010 年度 実績報告書

• 研究領域: フラストレーションが創る新しい物性
• 研究課題/領域番号: 19052007
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 川村 光 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30153018)
• キーワード: フラストレーション / フラストレート磁性 / カイラリティ / 量子スピン液体 / マルチフェロイックス / リラクサー / 巨大応答 / 複合秩序化

研究概要

フラストレーションが生み出す新奇な物性現象の理論的・実験的研究を展開した。フラストレーション効果によって低温で安定化されると期待されるスピン液体状態は最近の固体物性研究のメイントピックの1つである。本年度はS=1/2カゴメ格子磁性体、3角格子磁性体、S=3/2ハニカム格子磁性体を中心に、中性子散乱、比熱、NMR等の実験測定を行い、理論とも連携した研究を展開した。特にS=1/2カゴメハイゼンベルグモデルについては現在の世界レコードとなるN≡43スピンの厳密対角化計算を実行し、系がギャップレスの基底状態を取っていることを示唆する結果を得た。実験的にも、歪んだカゴメ磁性体と期待されるボルボース石について、試料の単結晶化を進めている。また遍歴フラストレート磁性体CePdAl等において、T=0まで一部のスピンが無秩序のままとどまる部分無秩序状態が実験的に観測され、この状態がフラストレーションによって誘起された近藤効果を伴った異常相として理論的にも理解できることが示された。また、スピン波励起に伴うカイラリティ起源のベリー位相に起因するスピンホール効果が磁場勾配下で存在し得ることが理論的に示され、実験的にも目下その証拠が得られつつある。リラクサーはフラストレーションが本質的な役割を果たしていると期待される誘電体である。今年度は、高分解能中性子エコー法を用い、リラクサーで重要となる局所分極領域の種となる非常に遅い横波振動モードを新たに見出すことに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] X-ray intensity Fluctuation Spectroscopy Using Nanofocused Hard X-ray : Its Application to Study of Relaxor ferroelectrics (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Ohwada
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 巻: 49,(2) ページ: 020216/1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Instability of a quantum spin liquid in an organic triangular-lattice antiferromagnet (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Itou
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 6(9) ページ: 673-676
  • 査読あり
• [雑誌論文] フラストレーションが生み出す奇妙なスピン秩序 (2010)
  • 著者名/発表者名: 前川覚
  • 雑誌名: パリティ 巻: 25 ページ: 62-67
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Frustrated Behavior in Quantum Heisenberg Antiferromagnets on the Pyrochlore Lattice ; NMR Studies of R_2(OH)_3CI (R=Cu and Ni) (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Maegawa
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 巻: 79(1) ページ: 011002/1-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monte Carlo studies of the ordering of the one-dimensional Heisenberg spin glass with long-range power-law interactions (2010)
  • 著者名/発表者名: D.X.Viet, H.Kawamura
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 巻: 79 ページ: 104708
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel spin-liquid states in the frustrated Heisenberg antiferromagnet On the honeycomb lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Okumura, H.Kawamura
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 巻: 79 ページ: 114705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-Chirality decoupling in the one-dimensional Heisenberg spin glass With long-range power-law interactions (2010)
  • 著者名/発表者名: D.X.Viet, H.Kawamura
  • 雑誌名: Phys.Rev.Letters 巻: 105 ページ: 097206-(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase transition of the three-dimensional chiral Ginzburg-Landau model : search for the chiral phase (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Okubo, H.Kawamura
  • 雑誌名: Phys.Rev.B ページ: 014404
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two models of spin glasses---Ising versus Heisenberg (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kawamura
  • 雑誌名: J.Phys.Conf.Ser. 巻: 233 ページ: 012012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Signature of a Z_2 vortex in the dynamical correlations of the triangular-lattice Heisenberg antiferromagnet (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Okubo, H.Kawamura
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 巻: 79 ページ: 084706-(1-6)
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-spin to Intermediate-spin Transition, Insulator-metal Transition, and Antiferro- to Ferromagnetic Transition in SrFeO_2 under high Pressure (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Kageyama
  • 雑誌名: Zeitschrift fur Kristallographie 巻: 225 ページ: 504-507
  • 査読あり
• [雑誌論文] ^<57>Fe Moessbauer Spectroscopic Study on Fe_<2+>-Oxides with Infinite-Layer and Ladder Structures (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Hayashi
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 巻: 79(12) ページ: 123709/1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-Dimensional S=1 Quantum Antiferromagnet (NiCl)Sr_2Ta_3O_<10> (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Tsujimoto
  • 雑誌名: Chem.Mater. 巻: 22 ページ: 4625-4631
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and Magnetic Properties of the Oxyborate Co_5Ti(O_2BO_3)_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: D.C.Freitas
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 巻: 81 ページ: 024432/1-7
• [雑誌論文] Synthesis and Thermal Stability of the Solid Solution AFeO_2 (A=Ba, Sr, Ca) (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yamamoto
  • 雑誌名: Inorg.Chem. 巻: 49 ページ: 5957-5962
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Iron Oxides with Square Planar Coordination from Low Temperature Synthesis (2010)
  • 著者名/発表者名: C.Tassel
  • 雑誌名: J.Jpn.Soc.Powder Powder Metallurgy 巻: 57 ページ: 181-185
• [雑誌論文] Magnetic Excitations in Infinite-Layer Antiferromagnetic Insulator (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Tomiyasu
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 巻: 79 ページ: 034707/1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnon pairing in quantum spin nematic (2010)
  • 著者名/発表者名: M.E.Zhitomirsky
  • 雑誌名: Euro.Phys.Lett. 巻: 92 ページ: 37001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of the electric polarization flop direction by a canted magnetic field in a magnetoelectric multiferroic MnWO_4 (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Taniguchi
  • 雑誌名: J.Phys.Conf.Series 巻: 200,(1) ページ: 012203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of the polarization flop direction in multiferroic RMnO_3(R=Tb, Dy) by a tilted magnetic field (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Abe
  • 雑誌名: J.Phys.Conf.Series 巻: 200,(1) ページ: 012001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic structure and anomalous band-edge absorption feature in Multiferroic MnWO_4 : An optical spectroscopic study (2010)
  • 著者名/発表者名: W.S.Choi
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 巻: 81,(20) ページ: 205111/1-7
• [雑誌論文] Orbital dilution effect in ferromagnetic Fe_1<-x>Mn_xCr_2O_4 : competition between anharmonic lattice potential and spin-orbit coupling (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Ohtani
  • 雑誌名: J.Phys.Cond.Matt. 巻: 22,(17) ページ: 176003/1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Spin Helicity Using Nonresonant Circularly Polarized X-ray Diffraction Analysis (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Sagayama
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 巻: 79,(4) ページ: 043711/1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical imaging of coexisting collinear and spiral spin phases in the magnetoelectric multiferroic MnWO_4 (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Taniguchi
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 巻: 81,(6) ページ: 064406/1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高分解能X線非弾性散乱実験と計算機実験によるPb(In1/2Nb1/2)O3の研究:反強誘電状態からリラクサーまでを制御するBサイトランダムネスの効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大和田謙二
  • 雑誌名: 日本物理学会誌 巻: 65,(10) ページ: 800-804
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isothermal remanent magnetization and the spin dimensionality of Spin glasses (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Mathieu
  • 雑誌名: Philos.Mag.Lett. 巻: 90,(10) ページ: 723-729
• [雑誌論文] Ten Layered Hexagonal Perovskite Sr5Ru5-xO15(x=0.90), a weak Ferromagnet with a Giant Coercive Field H_c～12T (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Yamamoto
  • 雑誌名: Chem.Mater. 巻: 22,(20) ページ: 5712-5717
  • 査読あり
• [備考]
  • URL: http://www.frustration.jp/