量子スピン系の多重極限環境下における新奇な基底状態と素励起

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20244056
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 田中 秀数 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (80188325)
• 研究分担者: 小野 俊雄 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (40332639)
• 連携研究者: 加倉井 和久 日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 副部門長 (00204339)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 磁性 / 量子スピン系 / 強磁場 / ボース凝縮 / 量子相転移 / フラストレーション

研究概要

スピンダイマー系の混晶Tl_<1-x>K_xCuCl_3において,磁場中比熱測定と電子スピン共鳴(ESR)によって,3重項励起トリプロンの局在による新しいボースグラス相の存在とボースグラス-ボース凝縮転移に特徴的な臨界現象を観測した.外部磁場を加えると量子sine-Gordon模型で記述される1次元反強磁性体KCuGaF_6の素励起をESRで観測し,それが量子sine-Gordon場理論で定量的に理解できる事を示した.スピンの大きさが1/2の籠目格子反強磁性体Rb_2Cu_3SnF_<12>とCs_2Cu_3SnF_<12>を開拓した.また,基底状態が非磁性のRb_2Cu_3SnF_<12>ついて中性子非弾性散乱を行いシングレットが風車のように配置した構造を明らかにした.

研究成果

• [雑誌論文] Transition from Bose glass to a condensate of triplons in T1_<1-x>K_xCuCl_3 (2011)
  • 著者名/発表者名: F.Yamada, H.Tanaka, T.Ono, H.Nojiri
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 83 ページ: 020409(R)(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elementary excitations and specific heat in quantum sine-Gordon spin chain KCuGaF_6 (2011)
  • 著者名/発表者名: I.Umegaki, T.Ono, H.Tanaka, M. Oshikawa, H.Nojiri
  • 雑誌名: Physica E 43 ページ: 741-747
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pinwheel VBS state and triplet excitations in the two-dimensional deformed kagome lattice (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Matan, T.Ono, Y.Fukumoto, T.J.Sato, J.Yamaura, M.Yano, K.Morita, H.Tanaka
  • 雑誌名: Nature Phys. 16 ページ: 865-869
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-energy spin dynamics in randomness-introduced spin-gap systems Tl_<1-x>K_xCuCl_3(0.40< x < 0.65)probed by zero- and longitudinal-field muon spin relaxation (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Suzuki, F.Yamada, M.Yamada, T.Kawamata, Y.Ishii, I.Watanabe, T.Goto, H.Tanaka, K.Kubo
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 82 ページ: 094447(1-7)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum critical behavior in highly random systems Tl_<1-x>K_xCuCl_3 probed by zero-and longitudinal-field muon-spin-relaxation (mSR) measurements (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Suzuki, F.Yamada, T.Kawamata, I.Watanabe, T.Goto, H.Tanaka
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 79 ページ: 104409(1-5)
  • 査読あり
• [雑誌論文] ^<63/65>Cu-and ^<35/37>Cl-NMR studies of triplet localization in the quantum spin system NH_4CuCl_3 (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Inoue, S.Tani, S.Hosoya, K.Inokuchi, T.Fujiwara, T.Saito, T.Suzuki, A.Oosawa, T.Goto, M.Fujisawa, H.Tanaka, T.Sasaki, S.Awaji, K.Watanabe, N.Kobayashi
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 79 ページ: 174418(1-7)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elementary excitations of S-1/2 one-dimensional antiferromagnet KCuGaF_6 in magnetic field and quantum sine-Gordon model (2009)
  • 著者名/発表者名: I.Umegaki, H.Tanaka, T.Ono, H.Uekusa, H.Nojiri
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 79 ページ: 184401(1-8)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic susceptibilities in a family of S-1/2 Kagome antiferromagnet (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Ono, K.Morita, M.Yano, H.Tanaka, K.Fujii, H.Uekusa, Y.Narumi, K.Kindo
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 79 ページ: 174407(1-11)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin Fluctuations in the Ground State of Doped Quantum Spin System TlCu_<1-x>Mg_xCl_3 with x=0.0047 Probed by Muon-Spin-Relaxation (mSR) Technique (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Suzuki, F.Yamada, I.Watanabe, T.Matsuzaki, T.Goto, A.Oosawa, H.Tanaka
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 78 ページ: 074705(1-5)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cascade of Magnetic-Field- Induced Quantum Phase Transitions in a Spin-1/2 Triangular-Lattice Antiferro-magnet (2009)
  • 著者名/発表者名: N.A.Fortune, S.T.Hannahs, Y.Yoshida, T.E.Sherline, T.Ono, H.Tanaka, Y.Takano
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 102 ページ: 257201(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dzyaloshinsky-Moriya interaction in the S=1/2 quasi one-dimensional antiferromagnet Cu_2Cl_4・H_8C_4S0_2 as determined via high frequency ESR (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Fujisawa, K.Shiraki, S.Okubo, H.Ohta, M.Yoshida, H.Tanaka, T.Sakai
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 80 ページ: 012408(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for continuous change of spin states between impurity-induced order and pressure-induced order in TlCu_<0.985>Mg_<0.015>Cl_3 probed via muon spin rotation (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Suzuki, I.Watanabe, F.Yamada, Y.Ishii, K.Ohishi, Risdiana, T.Goto, H.Tanaka
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 80 ページ: 064407(1-5)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Partial ferromagnetic ordering and indirect exchange interaction in spatially anisotropic kagome antiferromagnet Cs_2Cu_3CeF_12 (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Amemiya, M.Yano, K.Morita, I.Umegaki, T.Ono, H.Tanaka K. Fujii, H.Uekusa
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 80 ページ: 100406R(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic-Field Induced Bose-Einstein Condensation of Magnons and Critical Behavior in Interacting Spin Dimer System TlCuCl_3 (2008)
  • 著者名/発表者名: F.Yamada, T.Ono, H.Tanaka, G.Misguich, M.Oshikawa, T.Sakakibara
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 77 ページ: 013701(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Singlet Ground State and Spin Gap in S-1/2 Kagome Antiferromagnet Rb_2Cu_3SnF_<12> (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Morita, M.Yano, T.Ono, H.Tanaka, K.Fujii, H.Uekusa, Y.Narumi, K.Kindo
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 77 ページ: 043707(1-4)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Field-Induced One-Magnon Raman Scattering in the Magnon Bose-Einstein Condensation Phase of T1CuC1_3 (2008)
  • 著者名/発表者名: H.Kuroe, K.Kusakabe, A.Oosawa, T.Sekine, F.Yamada, H.Tanaka, M.Matsumoto
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 77 ページ: 134420(1-5)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-Induced Reentrant Oblique Anti ferromagnetic Phase in Spin Dieter System T1CuC1_3 (2008)
  • 著者名/発表者名: F.Yamada, Y.Tshii, T.Suzuki, T.Matsuzaki, H.Tanaka
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 78 ページ: 224405(1-6)
  • 査読あり
• [学会発表] Magnetic-Field Induced Quantum Phase Transitions in Triangular-Lattice Antiferromagnets (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中秀数
  • 学会等名: Int.Symp.Nanoscience and Quantum Physics 2011
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20110126-20110128
• [学会発表] Ground State and Magnetic Excitations of S=1/2 Kagome Antiferromagnets (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Ono, T.Tanaka, K.Matan, Y.Nambu, T.J.Sato
  • 学会等名: Int.Symp.Nanoscience and Quantum Physics 2011
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20110126-20110128
• [学会発表] Magnetic Excitations Observed by Neutron Scattering of Quantum Sine-Gordon Spin System KCuGaF_6 (2011)
  • 著者名/発表者名: I.Umegaki, T.Ono, H.Tanaka, S.Wakimoto, K.Kaneko, H.Yamauchi, N.Metoki, K.Kakurai
  • 学会等名: Int.Symp.Nanoscience and Quantum Physics 2011
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20110126-20110128
• [学会発表] 一次元量子スピン系KCuGaF_6の比熱とsine-Gordon理論 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅垣いつみ、小野俊雄、田中秀数、押川正毅、堺和光
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 20100923-20100926
• [学会発表] ファラデー回転によるS=1/2カゴメ格子反強磁性体の一巻きコイル超強磁場磁化測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野俊雄、宮田敦彦、嶽山正二郎、ソニアシャーミン、田中秀数
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 20100923-20100926
• [学会発表] 三角格子反強磁性体Cs_2CuBr_4の強磁場相図の等方性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小野俊雄、高野安正、S.T.Hannahs、N.A.Fortune、J.-H.Park、吉田靖雄、田中越
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 20100923-20100926
• [学会発表] 三角格子反強磁性体Ba_3NiSb_2O_9における逐次磁気相転移 (2010)
  • 著者名/発表者名: 白田雄高、小野俊雄、田中秀数
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 20100923-20100926
• [学会発表] S=2籠目格子反強磁性体Cs_2Mn_3LiF_<12>の磁気比熱 (2010)
  • 著者名/発表者名: 臼居泰志、AaronChen、梅垣いつみ、小野俊雄、田中秀数
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 20100923-20100926
• [学会発表] Ground State and Excitations in Kagome-Lattice Anti ferromagnets (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中秀数
  • 学会等名: 2^<nd> Int.Conf.on Advanced Materials and Practical Nanotechnology
  • 発表場所: Jakarta, Indonesia.
  • 年月日: 20091111-20091112
• [図書] 朝倉物性物理シリーズ7磁性I (2008)
  • 著者名/発表者名: 久保健, 田中秀数
  • 総ページ数: 235
  • 出版者: 朝倉書店
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://lee.phys.titech.ac.jp/%7Etanakalb/tanakalb.html