2次元量子固体の整合・非整合転移に見られる量子融解現象の解明

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13740201
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 桃井 勉 筑波大学, 物理学系, 助手 (80292499)
• キーワード: 量子相転移 / 量子固体 / 量子融解 / ストライプ / 不整合 / 4体交換相互作用 / カイラル秩序 / 双対性

研究概要

不整合相においてドメイン壁(ソリトン)が巨視的な数現れる事が知られているが、近年の高温超伝導体における不整合ストライプの観測に伴いストライプ構造の量子揺らぎに興味が持たれている。2次元不整合量子ストライプ構造における量子揺らぎと転位の効果を調べ、ストライプ間隔が大きい時にストライプ固体から新しい量液状態ストライプ流へ量子融解する事を示した。この液体状態は銅酸化物の中性子散乱で観測されているストライプ流体相に対応すると思われる。この量子融解転移は2次転移であり、3次元XY模型の転移と等価である。通常、3次元の融解は1次転移であり、ストライプは2+1次元で融解が2次転移となる珍しい例である。また、蜂の巣型ドメイン壁についても議論し、グラファイト上の吸着原子層の不整合固体における不整合流体相と固体相の相図を得た。
また、4体交換相互作用による磁性を明らかにするために、4体相互作用を含むスピン梯子系を調べた。この系は、銅酸化物との対応からも興味がもたれている。我々は、この系にスピンとカイラリティの双対性があり、4体相互作用を大きくするとカイラリティ自由度が強くなる事を示した。また、スカラー型カイラリティ秩序相の出現を、厳密な基底状態と数値計算(DMRG法)により示した。

研究成果

• [文献書誌] H.Sakamoto, T.MOMOI他: "Ferromagnetism in the one-dimensional Hubbard model with orbital degeneracy"Physical Review B. 65. 224403 (2002)
• [文献書誌] T.MOMOI: "Quantum Melting of Domain Walls in 2D Incommensurate Phases"J.Low Temp.Phys.. 126. 731 (2002)
• [文献書誌] T.MOMOI: "Quantum melting of incommensurate domain walls in two dimensions"Physical Review B. 67. 014529 (2003)
• [文献書誌] T.Hikihara, T.MOMOI他: "Spin-chirality duality in a spin ladder with four-spin cyclic exchange"Physical Review Letters. 90. 087204 (2003)
• [文献書誌] T.MOMOI他: "Scalar chiral ground states of spin ladders with four-spin exchanges"Physical Review B. 67(印刷中). (2003)
• [文献書誌] T.MOMOI: "Quantum Phase Transition in Striped Domain Walls"Physica C. (印刷中). (2003)
• [文献書誌] K.Kubo, T.MOMOI: "Magnttic Ground-State Phase Diagram of a Multiple-Spin Exchange Model on the Triangular Lattice"Physica C. (印刷中). (2003)