| 研究課題/領域番号 |
17340100
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| 研究機関 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
坂井 徹 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (60235116)
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| 研究分担者 |
奥西 功一 新潟大学, 自然科学系, 助教 (30332646)
岡本 清美 東京工業大学, 大学院理学研究科, 助教 (40152342)
野村 拓司 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 研究職 (90373240)
佐藤 正寛 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 博士研究員 (90425570)
利根川 孝 福井工業大学, 工学部, 教授 (80028167)
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| キーワード | スピンナノチューブ / スピンギャップ / 量子相転移 / 低次元系 / ナノ磁性体 |
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| 研究概要 |
具体的なモデル物質がすでに合成されている三本鎖スピンチューブに焦点をあて、格子がひずんだ場合のスピンギャップ形成・消失の量子相転移、及び強磁場によって誘起される量子相転移について、場の理論に基づく解析的な手法、密度行列繰り込み群・行列の数値的厳密対角化などの数値シミュレーションなどを用いて、多角的に解析した。
断面のトライアングルが対称性のいい正三角形からひずんだ場合にスピンギャップが消失する量子相転移は、有限サイズ補正が非常に大きく、有限系の数値シミュレーションだけではなかな明確な性質がわからなかったが、新しいサイズスケーリング法を開発したことにより、かなり見通しが良くなった。これにより、スピンギャップ形成・消失の量子相転移は、非常に急激ではあるが、コスタリッツ・サウレス転移であることがほぼ明らかになり、今後はこの相転移点を定量的に確定する作業を進める。
強磁場によって誘起される量子相転移について、従来はスピンギャップが消失する臨界磁場以上では、朝永・ラッティンジャー液体という臨界状態が実現し、パラメータによっては3分の1磁化プラトーが生じることしかわかっていなかったが、本研究により、この朝永・ラッティンジャー液体中で、カイラル対称性が破れる量子相転移と不均一な磁化秩序が生じる量子相転移が起き得ることが示された。まだ解析的な手法による定性的な予言にしかなっていないが、今後大規模数値シミュレーションにより、定量的な磁場中相図を完成させ、具体的な検証実験を提案する予定である。この研究成果は、日本物理学会春季大会(鹿児島大学、3月)における領域3シンポジウム講演として発表した。
本研究の進展状況を相互に確認するとともに、実験グループとの打ち合わせのため、東北大金研において研究会を開催した。また、スピンチューブの候補物質を合成している中央大学の実験グループを坂井が訪問し、情報交換を行った。
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