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2005 年度 実績報告書

強相関電子系におけるフラストレーションの効果の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 16540313
研究機関京都大学

研究代表者

常次 宏一  京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (80197748)

キーワード強相関電子系 / フラストレーション / 量子スピン / 三角格子 / スピン液体 / カゴメ格子 / 金属絶縁体転移
研究概要

スピン1の三角格子反強磁性体、NiGa2S4の磁性を研究した。低温における比熱および帯磁率の温度変化から、低エネルギーの磁気励起が存在するにもかかわらず、中性子散乱より磁気長距離秩序が存在しないことを示した。これらの結果をもとに、この物質がスピン液体的振る舞いを示すことを明らかにした。さらに、スピン液体的振る舞いが隠れた長距離秩序によってもたらされている可能性を追求し、スピンネマティック秩序の存在を理論的に提唱した。スピンネマティック相における量子揺らぎの効果を考察し、現象論的なBilinear-Biquadratic模型をモデルとして用いて、ボゾン化法によって素励起のエネルギーエネルギーと、磁気的熱的熱力学量、およびスピン双極子・四極子の動的揺らぎを計算し、実験結果を定性的に説明できることを示した。
また、カゴメ格子上の伝導電子の示すフラストレーション効果を理論的に研究した。カゴメ格子の結晶構造を反映した3サイトクラスターを用いることにより、相関効果をクラスター動的平均場近似によって取り込み、half fillingの場合の金属絶縁体転移と転移点近傍の磁気的性質を研究し、特異的な1次元スピン相関が現れることを発見した。
さらに、チェッカーボード格子反強磁性量子スピン系の磁場曲線のプラトーを研究した。正方形の空隙に局在したマグノンが結晶化する転移の熱力学を、有限距離のハードコア相互作用をもつボーズ粒子系にマップできることを発見した。その有効ボーズ量子系をモンテカルロシミュレーションにより熱力学を調べ、相転移が存在するが通常の2次元磁気秩序相は存在しないことを示した。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2006 2005

すべて 雑誌論文 (7件)

  • [雑誌論文] A simple model for the checkerboard pattern of modulated hole densities in underdoped cuprates2006

    • 著者名/発表者名
      T.M.Rice, H.Tsunetsugu
    • 雑誌名

      European Physical Journal B 49・1

      ページ: 1-4

  • [雑誌論文] Theory of successive transitions in vanadium spinels and order of orbitals and spins2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Motome, H.Tsunetsugu
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics Supplement 160

      ページ: 203-232

  • [雑誌論文] High field properties of geometrically frustrated magnets2005

    • 著者名/発表者名
      M.Zhitomirsky, H.Tsunetsugu
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics Supplement 160

      ページ: 361-382

  • [雑誌論文] Interplay among spin, orbital and lattice degrees of freedom in t_2g electron systems with edge-sharing network of octahedra2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Motome, H.Tsunetsugu, T.Hikihara, N.Shannon, K.Penc
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics Supplement 159

      ページ: 314-318

  • [雑誌論文] Spin disorder on a triangular lattice2005

    • 著者名/発表者名
      S.Nakatsuji, Y.Nambu, H.Tonomura, 0.Sakai, S.Jonas, C.Broholm, H.Tsunetsugu他
    • 雑誌名

      Science 309

      ページ: 1697-1700

  • [雑誌論文] Orbital ordering and one-dimensional magnetic correlation in vanadium spinel oxides AV204 (A=Zn, Mg or Cd)2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Motome, H.Tsunetsugu
    • 雑誌名

      Physica B - Condensed Matter 359

      ページ: 1222-1224

  • [雑誌論文] Spin Frustration and Orbital Order in Vanadium Spinels2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Motome, H.Tsunetsugu
    • 雑誌名

      Journal of Physical Society of Japan Supplement 74

      ページ: 208-211

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公開日: 2007-04-02   更新日: 2016-04-21  

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