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本研究の目的は、遷移金属酸化物の中で特に低次元相関電子系に焦点をあてて、量子相転移現象の系統的な研究を行うことである。本年度は以下のテーマに関して研究を行った。
(1)強相関電子系におけるフラストレーション効果:LiV_2O_4やY(Sc)Mn_2は、金属であるにもかかわらず、特殊な格子構造に起因したスピンのフラストレーション効果が重要である。動的クラスタ近似を用いて、モット絶縁体に近い金属相での1粒子スペクトルや動的帯磁率を調べた。その結果、フラスレーションの効果によって重い準粒子が形成される傾向があることを示した。
(2)準1次元スピン系のホールダイナミックス:銅酸化物を中心に1次元量子スピン系や梯子型の量子スピン系が精力的に研究されている。このような系にホールをドープした金属相の研究は、強相関電子系の理解に欠かせない。梯子型量子系のDMRGによる詳細な解析の結果、ホールドープにより特異な金属絶縁体転移(1次相転移)が誘起されること、さらにこれがフラストレーション効果に起因することを明らかにした。
(3)2次元スピン系の量子相転移:プラケット構造、ダイマー構造などを持つ2次元量子スピン系が実験的に数多く見出されている。これらの系では競合する反強磁性相互作用のため、種々のスピンギャップ相や反強磁性秩序相が現れる。これに関する理論模型の量子相転移をクラスター展開法で調べ、絶対零度における相図を詳細に決定した。
以上のように、当初の予定にだいたい沿って研究を進めることができた。特に、フラストレーション効果の強いスピン系や電子系の系統的な研究を進めることができた。
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