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2009 年度 実績報告書

低次元量子スピン系におけるボンド変化とフラストレーションの競合と協力

研究課題

研究課題/領域番号 18540340
研究機関東京工業大学

研究代表者

岡本 清美  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (10114860)

研究分担者 利根川 孝  福井工業大学, 工学部, 教授 (80028167)
キーワード磁性 / 量子スピン / 量子相転移 / フラストレーション / 競合相互作用 / ボンド変化 / 低次元系 / 磁化プラトー
研究概要

S=1/2の二等辺三角形型スピンチューブについて,飽和磁化の1/3のところで起きるプラトー状態に関して異常な現象を見出した.二等辺三角形が尖った形の場合と平たい形の場合とではプラトー機構に違いが見られて正三角形のところで機構が入れ替わると予想されるのであるが,DMRGによる数値計算結果では機構交代の正三角形付近でプラトー幅が異常に増大する.プラトー機構が入れ替わるところではプラトー幅が顕著に減少する(しばしばゼロになる)のが通常であるので,我々は従来の常識と全く逆の新奇な振舞いを見出したことになる.我々はこのプラトー幅減少に対する解析的理論を構築し,上述の異常な振舞いをほぼ定量的に説明することに成功した.この異常領域では並進と反転の対称性が自発的に破れ,スタッガード磁化,ダイマー,カイラリティの長距離秩序がでている.我々は,さらにこのような異常な振舞いが他の系でも起こりうることを示し,その発現条件を明確にした.
S=1とS=2のスピンが交互に並んだ系(NiとMnで構成されている)は実際に合成されていて,分子設計の自由度が大きい.通常,一軸異方性はスピン間相互作用に対して10分の1程度以下に小さいのであるが,上記物質では分子設計の自由度によりこの制限が取り払われているので,今まで考えられなかったパラメーターの状況が生ずる.我々はそのようなパラメーター領域に対してどのような相が現れるかを議論し,相図を精密に決定した.
また,異方的スピンラダー系の磁場誘起スピンネマティック相,ジャロシンスキー・守谷相互作用のある歪んだダイヤモンド鎖の磁化過程,フラストレーションのあるS=1スピン鎖の飽和磁化の半分におけるプラトー,などについても研究を行った.

  • 研究成果

    (31件)

すべて 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (22件)

  • [雑誌論文] First-order phase transition between one-third magnetization plateau states in an anisotropic (S, S')=(1, 2) spin-alternating chain2010

    • 著者名/発表者名
      T.Tonegawa, K.Okamoto, T.Sakai
    • 雑誌名

      Phys.Stat.Sol.(b) 247

      ページ: 688-690

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Field-induced nematic phase in the spin ladder system with easy-axis anisotropy2010

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai, T.Tonegawa, K.Okamoto
    • 雑誌名

      Phys.Stat.Sol.(b) 247

      ページ: 583-585

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Field Induced Exotic Phenomena of the S=1/2 Isosceles Three-Leg Quantum Spin Nanotube2010

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai, K.Okunishi, K.Okamoto, C.Itoi, M.Sato
    • 雑誌名

      J.Low Temp.Phys. 159

      ページ: 022065-1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Half Magnetization Plateau of a Frustrated S=1 Antiferromagnetic Chain2010

    • 著者名/発表者名
      T Tonegawa, H.Nakano, T.Sakai, K.Okamoto, K.Okunishi, K.Nomura
    • 雑誌名

      J.Phys. : Conf.Ser. 200

      ページ: 022065-1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetization Process of the S=1/2 Distorted Diamond Spin Chain with the Dzyaloshinsky-Moriya interaction2010

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai, K.Okamoto, T.Tonegawa
    • 雑誌名

      J.Phys. : Conf.Ser. 200

      ページ: 022052-1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elementary Excitations and Spin Dynamics in Nanowire Quantum Magnets2009

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai, K.Okamoto, T.Tonegawa
    • 雑誌名

      Int.J.Mod.Phys.C 20

      ページ: 1467-1476

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Field versus Temperature Phase Diagram of the Spin-1/2 Alternating Chain Compound F_5PNN2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Yoshida, T.Kawae, Y.Hosokoshi, K.Inoue, N.Maeshima, K.Okunishi, K.Okamoto, T.Sakai
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 78

      ページ: 074716-1-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetization Process of the S=1/2 Distorted Diamond Spin Chain with the Dzyaloshinsky-Moriya Interaction

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai, K.Okamoto, T.Tonegawa
    • 雑誌名

      J.Phys. : Conf.Ser. (掲載決定)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Half Magnetization Plateau in a Frustrated S=1 Antiferromagnetic Chain

    • 著者名/発表者名
      T.Tonegawa, T.Sakai, H.Nakano, K.Okamoto, K.Okunishi, K.Nomura
    • 雑誌名

      J.Phys. : Conf.Ser. (掲載決定)

    • 査読あり
  • [学会発表] フラストレートしたS=1反強磁性鎖における磁化の2分の1プラトーII2010

    • 著者名/発表者名
      利根川孝, 中野博生, 坂井徹, 岡本清美
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス
    • 年月日
      2010-03-22
  • [学会発表] 3本足スピンナノチューブにおける磁化プラトー幅の新奇な振舞い2010

    • 著者名/発表者名
      岡本清美, 佐藤正寛, 奥西巧一, 坂井徹, 糸井千岳
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス
    • 年月日
      2010-03-22
  • [学会発表] フラストレートした3本鎖スピンラダーのフェリ相とスピン液体相2010

    • 著者名/発表者名
      安部祥平, 坂井徹, 岡本清美
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス
    • 年月日
      2010-03-22
  • [学会発表] スピンチューブの磁化プラトーにおけるスタガード磁化,ダイマー及びカイラル秩序の共存2010

    • 著者名/発表者名
      坂井徹, 佐藤正寛, 奥西巧一, 岡本清美, 糸井千岳
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス
    • 年月日
      2010-03-22
  • [学会発表] Field-induced quantum phase transitions of the asymmetric three-legspin tube2010

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai, M.Sato, K.Okunishi, K.Okamoto, C.Itoi
    • 学会等名
      APS March Meeting 2010
    • 発表場所
      Oregon Convention Center, Portland, Oregon, USA
    • 年月日
      2010-03-16
  • [学会発表] スピンナノチューブの異常量子現象2010

    • 著者名/発表者名
      坂井徹, 佐藤正寛, 奥西巧一, 岡本清美, 糸井千岳
    • 学会等名
      次世代スーパーコンピュータプロジェクト,ナノ分野グランドチャレンジ研究開発,第4回公開シンポジウム
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      2010-03-05
  • [学会発表] 3本足スピンナノチューブにおける磁化プラトー幅の異常な振舞い2010

    • 著者名/発表者名
      岡本清美, 佐藤正寛, 奥西巧一, 坂井徹, 糸井千岳
    • 学会等名
      量子スピン系研究会
    • 発表場所
      敦賀市西公民館
    • 年月日
      2010-01-06
  • [学会発表] フラストレートしたS=1反強磁性鎖における磁化の2分の1プラトー2010

    • 著者名/発表者名
      利根川孝, 中野博生, 岡本清美, 坂井徹
    • 学会等名
      量子スピン系研究会
    • 発表場所
      敦賀市西公民館
    • 年月日
      2010-01-05
  • [学会発表] Magnetization Process of the S=1/2 Distorted Diamond Spin Chain2009

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai, K.Okamoto, T.Tonegawa
    • 学会等名
      6th International Symposium on High Magnetic Field Spin Science in 100T
    • 発表場所
      東北大学さくらホール
    • 年月日
      2009-12-08
  • [学会発表] 3本足スピンナノチューブにおける磁化プラトー幅の異常な振舞い2009

    • 著者名/発表者名
      岡本清美, 佐藤正寛, 奥西巧一, 坂井徹, 糸井千岳
    • 学会等名
      物性科学領域横断研究会
    • 発表場所
      東京大学浅野キャンパス武田先端知ビル
    • 年月日
      2009-11-29
  • [学会発表] Quantum Phase Transitions of the 3-Leg Spin Tube2009

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai, M.Sato, K.Okunishi, K.Okamoto, C.Itoi
    • 学会等名
      The second international workshop on dynamics and manipulation of quantum systems
    • 発表場所
      東京大学小柴ホール
    • 年月日
      2009-10-15
  • [学会発表] 三本鎖スピンチューブの3分の1磁化プラトー2009

    • 著者名/発表者名
      坂井徹, 奥西巧一, 岡本清美, 糸井千岳
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学黒髪キャンパス
    • 年月日
      2009-09-26
  • [学会発表] ジャロシンスキー・守谷相互作用のある歪んだダイヤモンド鎖の磁化過程2009

    • 著者名/発表者名
      坂井徹, 岡本清美, 利根川孝
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学黒髪キャンパス
    • 年月日
      2009-09-26
  • [学会発表] 1次元異方的混晶フェリ磁性体における磁化の3分の1プラトーIV2009

    • 著者名/発表者名
      利根川孝, 岡本清美, 坂井徹
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学黒髪キャンパス
    • 年月日
      2009-09-26
  • [学会発表] 異方的スピンラダー素の磁場誘起スピンネマティック相2009

    • 著者名/発表者名
      坂井徹, 利根川孝, 岡本清美
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学黒髪キャンパス
    • 年月日
      2009-09-25
  • [学会発表] First-Order Phase Transition between One-Third Magnetization Plateau States in an Anisotropic (S, S')=(1, 2) Spin-Alternating Chain2009

    • 著者名/発表者名
      T.Tonegawa, K.Okamoto, T.Sakai
    • 学会等名
      The International Conference on Quantum Criticality and Novel Phases
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2009-08-04
  • [学会発表] Field Induced Nematic Phase in the Spin Ladder System with Easy-Axis Anisotropy2009

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai, T.Tonegawa, K.Okamoto
    • 学会等名
      The International Conference on Quantum Criticality and Novel Phases
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2009-08-03
  • [学会発表] Magnetization Process of the S=1/2 Distorted Diamond Spin Chain with the Dzyaloshinsky-Moriya Interaction2009

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai, K.Okamoto, T.Tonegawa,
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism
    • 発表場所
      Karlsruhe, Germany
    • 年月日
      2009-07-30
  • [学会発表] Half Magnetization Plateau in a Frustrated S=1 Antiferromagnetic Chain2009

    • 著者名/発表者名
      T.Tonegawa, T.Sakai, H.Nakano, K.Okamoto, K.Okunishi, K.Nomura
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism
    • 発表場所
      Karlsruhe, Germany
    • 年月日
      2009-07-30
  • [学会発表] Field Induced Exotic Phenomena of the S=1/2 Isosceles Three-Leg Quantum Spin Nanotube2009

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai., K.Okunishi, K.Okamoto
    • 学会等名
      9th International Conference on Research in High Magnetic Fields.
    • 発表場所
      Haus der Kirche, Dresden, Germany
    • 年月日
      2009-07-25
  • [学会発表] スピンナノチューブの磁化過程2009

    • 著者名/発表者名
      坂井徹, 奥西巧一, 岡本清美
    • 学会等名
      特定領域"100テスラ領域の強磁場スピン科学"2009スタートアップ会議
    • 発表場所
      東京大学物性研究所
    • 年月日
      2009-05-23
  • [学会発表] Quantum Phase Transitions of the Three-Leg Spin Tube2009

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai., K.Okunishi, K.Okamoto
    • 学会等名
      Joint European Japanese Conference : Frustration in Condensed Matter
    • 発表場所
      Ecole Normale Sup'erieure de Lyon, France
    • 年月日
      2009-05-13

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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