| 研究課題/領域番号 |
16K05480
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| 研究機関 | 首都大学東京 |
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研究代表者 |
岡部 豊 首都大学東京, 理学研究科, 客員教授 (60125515)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | モンテカルロ法 / Wang-Landau法 / スピンアイス / フラストレーション / イジングモデル / エントロピー / 磁化過程 |
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| 研究実績の概要 |
引き続き、スピンアイス物質を念頭に置いた、パイロクロア格子上のスピン系の統計力学の研究を行った。ロシアの極東連邦大学のNefedev教授のグループとの共同研究である。
これまで、パイロクロア格子上の強磁性相互作用系の相転移をGPUを用いた高精度大型計算で論じると共に、フラストレーションを生ずる反強磁性イジング系について、磁場効果と希釈効果の役割を論じた。[111]方向の磁場をかけると、希釈系では、５つの磁化プラトーを示すことをレプリカ交換法を用いて明らかにしてきた。パイロクロア格子上の希釈反強磁性系のエントロピーについては、状態密度を直接計算するWang-Landau法を用いて、エントロピーの精度の高い計算を実行し、エントロピーの希釈濃度依存性は、一般化されたPaulingの近似式を非常によく再現するものであった。また、2次元フラストレート系として、希釈反強磁性三角格子、カゴメ格子系のエントロピーを計算し、パイロクロア格子系と比較検討した。この2次元系については、今年度論文としてまとめ、発表した。
次に、パイロクロア格子上の希釈反強磁性系に磁場をかけた系のエントロピーを調べた。非希釈系の場合に、階段状の磁化プラトーを示す系では、磁化の変化する磁場においてエントロピーの巨大ピークが現れることが知られているが、希釈系の場合には、そのピークが5つの磁場に現れることを示した。今年度、データを整理して、論文として発表した。
一方、[100]方向に磁場をかけた希釈系について、Jaubertらの非希釈系の研究を拡張して、伏見カクタス近似を用いて調べた。既に、昨年度末、論文として発表したが、今年度は、その発展研究を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
GPUを用いた高速計算の適用例として、スピンアイス物質を念頭に置いた、パイロクロア格子上のスピン系の統計力学の研究を行っている。ロシアの極東連邦大学のNefedev教授のグループとの国際共同研究で、今年度も共同研究を深化させた。希釈反強磁性系の磁化過程に複数の磁化プラトーが生ずること、エントロピーについては希釈系では複数の巨大ピークが現れることなど、興味ある結果を示すことができた。この共同研究の成果は、毎年、国際著名雑誌で公表している。ロシアの大学院生が、2017年度に引き続き、2018年度もPhDを取得した。大学院生の指導を伴う国際共同研究の成果の現れである。さらに、論文発表準備中の研究もあり、研究は、おおむね順調に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
ここ3年間の研究成果を踏まえ、国際共同研究である、パイロクロア格子上のスピン系の統計力学の研究を一層推進していく。ロシアの大学院生を長期招へいする予定であったが、来日できなくなって、次年度への延長を申請し、認められている。ロシアの大学院生は、本研究の成果を基に、ドイツ政府のロシアの若手研究者を対象とする、ドイツ短期留学制度（6ヶ月）に採択され、ドイツに行ったことによる。国際研究の輪が広がっているので、これまでの研究の発展と共に、論文としてまとめることに尽くしたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2017年度も、2018年度も国際共同研究による共著論文を2編ずつ出版するなど、研究は順調に進行している。ロシアの研究者を長期間招へいし、共同研究を遂行する予定であったが、都合で来日できなくなり、また、そのために使用する予定であったBTOパソコンの購入を延期した。ロシアの大学院生は、本研究の成果を基に、ドイツ政府のロシアの若手研究者を対象とする、ドイツ短期留学制度（6ヶ月）に採択され、ドイツに行ったことによる。次年度にロシアの研究者を長期招へいし、パイロクロア格子上のスピン系の統計力学の研究をさらに遂行し、研究成果のまとめを行う。
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