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2019 年度 実績報告書

フラストレート磁性体でのスピン液体状態の探索および関連した諸問題の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K05519
研究機関東京理科大学

研究代表者

福元 好志  東京理科大学, 理工学部物理学科, 准教授 (00318213)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードクラスター磁性体 / ハイゼンベルグ反強磁性体 / ジャロシンスキー・守谷相互作用 / ランダムネス / 球体カゴメ系 / 量子ダイマー模型 / フラクタルコード / 正方格子拡張ハバード模型
研究実績の概要

まず,球体カゴメ系の比熱の研究から述べる。{W72V30}の磁場中比熱測定の結果,スピンギャップ以下に多数のシングレット励起の存在することが確認された。しかし,ハイゼンベルグ模型での理論曲線と比較し,比熱測定で得られた実験曲線では低温ピークが見られないことなど,他の摂動を考慮する余地があった。そこで,低温磁化過程の研究で提案されていた (i)交換相互作用の強さが分布を持つこと,及び,(ii) ジャロシンスキー-守谷(DM) 相互作用,を取り入れた比熱計算を行った。その結果,交換相互作用の分布幅が平均交換相互作用の5-10%程度あれば,低エネルギーシングレット状態の分布が影響を受け,低温ピークが消失することがわかった。磁化過程の研究の際,Schnackらのグループは,交換相互作用の分布幅を30%程度と結論している。一方,比熱の低温ピークの有無は低エネルギーシングレット状態の分布で決まり,そのエネルギースケールは(磁化過程に影響する)低エネルギートリプレット状態の数分の一となる。そのため,我々の交換相互作用の分布幅に対する結論は,Schnackらの数分の一となっている。
次に,他のスピン系研究について述べる。ダイヤモンド装飾正方格子ハイゼンベルグ反強磁性体の研究については,ロクサー・キベルソン点の量子ダイマー模型の実現に焦点をあて,論文にまとめた。将来的に,光格子系の手法を用いて量子ダイマー模型が実現され,スピン液体に至ることが期待される。また,スピン液体の量子情報分野への応用が議論されているが,類似の方向性の研究として,フラクタルコードの研究にも着手し,その結果を物理学会で報告した。
最後にサイト間斥力を含む正方格子拡張ハバード模型について,d波電荷密度波とd波超伝導の共存状態を記述する平均場理論を構築し,物理学会にて報告し論文にまとめた。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Quantum dimer model containing Rokhsar-Kivelson point expressed by spin-1/2 Heisenberg antiferromagnets2020

    • 著者名/発表者名
      Yuhei Hirose, Akihide Oguchi, and Yoshiyuki Fukumoto
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 101 ページ: 174440(1-9)

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.101.174440

    • 査読あり
  • [雑誌論文] dx2-y2-Density Wave and dx2-y2-wave Superconducting Gap on the Extended Hubbard Model on a Square Lattice2019

    • 著者名/発表者名
      Yuhei Hirose, Akihide Oguchi, and Yoshiyuki Fukumoto
    • 雑誌名

      J PHYS SOC JPN

      巻: 88 ページ: 084706(1-16)

    • DOI

      https://doi.org/10.7566/JPSJ.88.084706

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 正方格子拡張ハバード模型のd波型電荷密度波/d波型超伝導状態に対する平均場理論の構築(II)2020

    • 著者名/発表者名
      広瀬悠平, 小口明秀, 福元好志
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会(2020年)
  • [学会発表] 三角格子系Ba3Co3Sb2O9およびカゴメ格子系Cs2Cu3SnF12に対するハイゼンベルグ模型の2マグノン状態の状態密度2020

    • 著者名/発表者名
      水口龍之介, 笠井陽介, 小暮伸吾, 広瀬悠平, 福元好志
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会(2020年)
  • [学会発表] 相互作用を拡張した古典フラクタルコードに信頼して埋め込める情報量2020

    • 著者名/発表者名
      櫻井理人, 福元好志
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会(2020年)
  • [学会発表] フラストレーションのあるリープ格子ハイゼンベルグ反強磁性体における基底状態特性II2019

    • 著者名/発表者名
      水口龍之介, 広瀬悠平, 福元好志, 中野博生
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [学会発表] 正方格子拡張ハバード模型のd波型電荷密度波/d波型超伝導状態に対する平均場理論の構築2019

    • 著者名/発表者名
      広瀬悠平, 小口明秀, 福元好志
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [学会発表] 球体カゴメ系{W72V30}の磁場中比熱に対するDM相互作用の影響2019

    • 著者名/発表者名
      井上晃来, 福元好志, 中野博生
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会

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公開日: 2021-01-27  

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