| 研究概要 |
科研費特定領域研究の支援の下で,本年度は以下の研究実績を上げた.
1.田中と小野は,TlCuCl_3における磁場誘起相転移の磁場と温度相図を磁化測定と比熱測定で詳細に調べ,相境界が冪乗則で表され,臨界指数がマグノンのボース・アインシュタイン凝縮(以下ボース凝縮と略す)の理論から導かれる値に近いことを示した.またTlCuCl_3の超音波減衰の実験を行い,減衰率の磁場依存性がボース凝縮の立場からよく説明できることを示した.更にTlCuCl_3の熱伝導率を磁場中で測定し,磁場誘起反強磁性相で熱伝導率が劇的に増大するというヘリウムの超熱輸送を彷佛させる現象を見出した.
2.TlCuCl_3においてギャップが静水圧を加えると減少し,ある臨界圧力で反強磁性状態に相転移することを磁化測定と中性子散乱実験で発見した.この圧力誘起量子相転移は,スピンギャップ磁性体では初めて観測されたものである.ギャップの圧力依存牲と臨界圧力以上で起こる反強磁性相転移温度の圧力依存性を詳細に測定し,いずれも圧力の冪乗則で表されることを示した.また臨界圧力では磁化が磁場の3乗に比例することが理論的に示されているが,これを検証した.
3.S=1/2の三角格子反強磁性体Cs_2CuBr_4において,量子揺らぎによる1/3磁化プラトーを初めて発見した.また磁化プラトー状態でのスピン構造を磁場中中性子散乱で決定した.更に磁気励起を中性子非弾性散乱で調べ,スピンの分数化と関連付けられる連続励起を観測した.
4.細越はS=1とS=1/2の混合スピン系であるBIPNNBNO, S=1蜂の巣化合物F_2PNNNOなどの新しい有機物低次元磁性体合成し,強磁場磁化,NMR,比熱測定によって磁場誘起相転移と量子臨界点近傍での異常な磁気物性を詳細に調べた.また有機一次元磁性体F_5PNNの磁場中比熱測定を行ない,全磁場範囲で朝永-ラティンジャー液体状態との対応付けができることを示した.
5.TlCuCl_3における磁場誘起相転移はマグノンのボース凝縮として定性的に理解されていたが,相境界に関して実験と理論で定量的に食い違いがあった.従来はマグノンの分散関係を単純に放物型としていたが,押川は中性子散乱で求められたマグノンの分散関係を用いハートリー・フォック近似で計算を行ったところ実験で求められた相境界や比熱を定量的にも正確に再現することを示した.またESRのシフトに関して新しい方法論を開拓し,1次元S=1/2 Heisenberg反強磁性鎖については,シフトを異方性の1次の範囲で,任意の温度・磁場に対して厳密に評価することに成功した.
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