2018 年度研究成果報告書

反強磁性交替鎖における量子相転移の研究

研究課題

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研究課題/領域番号	15K05150
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	物性Ⅱ
研究機関	国立研究開発法人物質・材料研究機構
研究代表者	長谷正司国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, グループリーダー (40281654)
研究協力者	河野昌仙
研究期間 (年度)	2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード	反強磁性交替鎖 / 量子相転移 / 混晶 / スピンギャップ / 中性子非弾性散乱 / 磁化
研究成果の概要	スピン3/2反強磁性交替鎖物質RCrGeO5 (R = Ho, Er, Nd)とNdCrTiO5の磁化と中性子散乱を測定し、磁性を調べた。過去に知られていたR = Y, Smの場合も含めて、全ての物質で、基底状態はボンド交替が強いダイマー状態であった。基底状態がボンド交替が弱いダイマー状態である物質は見つからなかった。反強磁性スピン・クラスター物質も研究した。CuInVO5の磁気モーメントが小さいこと、FeVMoO7では、スピン5/2なのに量子ゆらぎが存在すること、Rb2Ni2Mo3O12のゼロ磁場での磁気秩序は、量子臨界点近傍の秩序のような、あまり安定ではない秩序だということが分かった。
自由記述の分野	数物系科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	RCrGeO5 (R = Y, Sm, Ho, Er, Nd)とNdCrTiO5の研究の結果、2つのCrスピン間に働く交換相互作用の大きさがCr-Cr距離にとても強く依存することが分かった。Cr-Cr距離が少しでも長くなると、交換相互作用が急激に小さくなるため、これらの物質の2種類の交換相互作用の大きさが大きく異なり、ボンド交替が弱いダイマー基底状態が実現できなかった。量子臨界点近傍の秩序は通常、圧力や磁場を加えて初めて現れる。Rb2Ni2Mo3O12では、大気圧下のゼロ磁場でも、量子臨界点近傍の秩序が可能なことが分かった。