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スピン・パイエルス物質CuGe03で観測されている不純物誘起反強磁性秩序に関して、不純物置換により誘起される有効スピンが不純物近傍に誘起されない場合があることや、不純物濃度を増加させたとき、格子歪みと反強磁性秩序が共存した相から一様な反強磁性秩序相へ相転移することが実験的に観測されている。この機構を理解するためには、格子の自由度と結合した量子スピン系を解析する必要がある。本研究では、この系のシミュレーションを実行するためのプログラム開発に並行して、格子の自由度をボンド交替として考慮した模型における基底状態のエネルギー比較を行い、様々な状態の安定性を検討した。つまり、スピン・パイエルス物質をよく記述するスピン1/2のボンド交替鎖からなる正方格子反強磁性ハイゼンベルク模型のサイト希釈効果を量子モンテカルロシミュレーションを用いて調べ、格子歪みがなく一様な反強磁性秩序がある状態(uniform AF状態)と格子歪みも反強磁性秩序もある状態(dimerized AF状態)の基底状態エネルギーを比較した。この模型では、有効スピンは不純物近傍に誘起することが我々の以前の研究で分かっている。結果として、不純物濃度が小さい領域におけるdimerized AF状態が、ある有限の不純物濃度でuniform AF状態に相転移することが分かった。この結果と格子の自由度と結合した量子スピン系の計算結果を比較することにより、有効スピンが不純物近傍に誘起されないことの影響を検討することができる。
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