研究課題
基盤研究(C)
我々は、競合する第1近接(J1)および第2近接(J2)相互作用を持つ1次元S=1XXZ量子スピン系のHeisenberg領域およびXY領域(における基底状態を調べ、XY領域のJ2/J1が大きい所で、古典的なヘリカル秩序は無く、隣接スピン間のカイラリティのみが長距離秩序となる新しい「カイラル秩序相」を密度行列繰り込み群(DMRG)等を用いた数値的解析により発見した。本研究の目的は、申請者達が発見したこの「カイラル秩序相」に関して、1)ハミルトニアンに含まれる相互作用空間での存在領域、2)発現機構、3)励起状態の性質、4)磁化過程等を明らかにする事によって、その物理的描像を確立することである。交付期間中、この新しい秩序相の発現機構を明らかにするため、以下のことを行った。1.2次元古典系(1次元量子系に対応)の競合系BEGモデルに対する有限温度におけるモンテカルロ計算、相関関数解析からModulated Phase(古典カイラル相に対応)の存在の確認、その結果の表面構造への応用。2.行列積波動関数を用いた変分法による1次元S=1ハイゼンベルグ系のハルデン相に対する不純物スピン効果の解析。3.1イオン性異方性があるS=1競合系イジング模型における磁化過程の解析より、長周期構造の出現範囲の確定。4.S=1/2強磁性的XXZデルタChainの基底状態の解析。5.強磁性的競合スピン鎖の修正スピン波による解析。これらの研究により、カイラル相は古典系描像に限りなく近いものであることが判明した。強磁性的XXZデルタChainにおいてもカイラル相に相当する中間相の存在を明らかにした。また、任意の拡さの相互作用をもつ競合系強磁性的スピン鎖の修正スピン波による解析を行い、比熱、帯磁率などの低温での特徴を明らかにした。当初の計画したKOBEPACKおよびDMRGを用いた数値解析は収束性が悪く、現在、そのアルゴリズムを改良中である。なお、改良中のKOBEPACKおよびDMRGプログラムは、この研究の成果として最終的にはパッケージ化して公開する予定である。
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