| 研究課題/領域番号 |
17071002
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
福山 寛 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (00181298)
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| 研究分担者 |
小形 正男 東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (60185501)
森下 將史 筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 助教 (90251032)
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| キーワード | 量子流体 / 強相関 / フラストレーション / スピン液体 / 超流動 / 多体交換相互作用 / フェルミ流体 / 低次元系 |
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| 研究概要 |
パルスNMR法による2次元3^Heのスピン-スピン緩和時間(T_2)の測定を開始し、次の知見を得た。(1)熱緩和時間およびパルス発熱量を実測することで、100μKという超低温度までスピンエコー測定ができることを実証した。(2)4/7整合近傍密度においてT_2の温度依存性を調べたところ、T〓200mKで空格子点の熱励起によって増加すること、20〓T〓200mKで温度に依らず一定値をとること、T〓20mKで減少(原因は未解明)することが分かった。(3)T=100mKでのT_2の密度依存性を調べたところ、4/7相で最小値をとるV字型の振る舞いをすることが分かり、4/7相以下の密度域で零点空格子点相が実現しているとする我々の仮説を支持する結果を得た。また、未発見の超流動転移を探索すべく精密な帯磁率測定を行ったが、100μKまでの温度範囲、4/7相の前後-5%から+9%の密度範囲では磁化と共鳴周波数に異常は発見されなかった。
一方、2次元固体3^Heの磁場中熱容量を測定したところ、交換相互作用に比べて小さい磁場を印加しても熱容量ピークが低温にシフトしたり分裂するなど、複雑かつ顕著な変化を示すことが明らかになった。これは強い磁気フラストレーションを反映したものと考えられる。熱伝導の測定からは、3^He薄膜内のフォノンやスピン波で巨視的距離を伝搬した後、不純物クラスターを介してグラファイト基板へ流れ込むという熱伝導のメカニズムを提案した。
グラファイト上に吸着した2層目のHeには、1層目のHe原子に対する相対位置が異なる2種類のサイトがある。そこで2層目の2次元3^Heを、カゴメ格子上のスピン系と三角格子上のスピン系とが相互作用する系としてモデル化し、比熱や帯磁率の温度依存性を高温展開の手法で調べた。その結果、実験で見出された比熱のdouble-peak構造や帯磁率のギャップレス的な振る舞いが再現できることが分かった。
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