| 研究概要 |
我々が開拓したスピンギャップ磁性体TlCuCl_3とKCuCl_3の混晶Tl_<1-x>K_xCuCl_3の純良単結晶を育成した。この混晶系では,磁気励起マグノンが局所ポテンシャルの不規則性によって局在し,ボースグラス(BG)相という新しい基底状態になることが理論的に予想される。我々は磁化測定と電子スピン共鳴(ESR)を行い,低磁場領域でマグノンが局在すること,及び励起ギャップが存在しないことを確かめ,低磁場領域の基底状態がBG相と矛盾しないことを示した。磁場を更に増加すると磁場誘起反強磁性相転移が起こる。この秩序相はマグノンのボース凝縮(BEC)として記述される。我々は磁場中比熱測定で,磁場と相転移温度の関係を0.36K迄の低温で詳細に調べた。磁場-温度相図上の相境界は低温で冪乗則T(H)∝(H-H_c)^<1/φ>で表されるが,その冪φは不規則性のない純粋な系ではφ=3/2であるが,2K以下でφ<1になること,温度範囲を狭めるとφは更に小さくなることを見出した。これはFisher達の理論で予言されているBG-超流動転移の臨界現象に一致する。この成果は現在投稿準備中である。
我々が発掘したS=1/2の1次元反強磁性体KCuGaF_6は, gテンソルの交替と交替するジャロシンスキー・守谷相互作用のために,外部磁場を加えると,外部磁場に垂直な交替磁場が発生する。そのような系は量子sine-Gordon模型で記述できる。今年度はKCuGaF_6のESR測定を^3He温度で,様々な磁場方向について行い,いずれの磁場方向についても量子sine-Gordon模型が予言するsoliton励起,3次迄のbreather励起,及びbreather間の遷移を全て観測することに成功した。また, breatherを同時に2つ励起する遷移の観測した。そしてこれらの素励起が定量的に量子sine-Gordon場理論で矛盾なく説明できることを示した。この成果はPhys. Rev. B誌に投稿し,掲載可となっている。
我々は新たにS=1/2籠目格子反強磁性体Cs_2Cu_3SnF_<12>とRb_2Cu_3SnF_<12>を合成し,その磁性を磁化測定で詳細に調べた。そしてにRb_2Cu_3SnF_<12>の基底状態が,理論が予言するスピンギャップをもつスピン1重項状態になることを実験的に初めて示した。この成果はJ. Phys. Soc. Jpn. に発表した。また,4種類のS=1/2籠目格子反強磁性体A_2Cu_3MF_<12>の単結晶磁化率を詳細に調べ,これを厳密対角化(12 siteと24 site)の結果を用いて解析した。A=Rb以外の物質は低温で構造相転移を起こすが,構造相転移以上の温度では正規の籠目格子をもつ。 我々は正規の籠目格子をもつ相の磁化率がS=1/2籠目格子反強磁性体についての理論計算と極めて良く一致することを確認した。これはS=1/2籠目格子反強磁性体についての初めての実験結果である。この成果はPhys. Rev. B誌に投稿し,掲載可となっている。
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