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2023 年度 実施状況報告書

カイラル磁性体における量子効果の理論

研究課題

研究課題/領域番号 20K03855
研究機関東京大学

研究代表者

加藤 雄介  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (20261547)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
キーワード量子スピン系 / スピンパリティー効果 / 容易面異方性 / 準位交差 / 準位反発
研究実績の概要

2023年度は、スピン系における新たな量子効果として、スピンの1サイト容易面異方性に由来する量子効果を見出した。スピンの大きさSが整数は半整数かによって、系の性質が定性的に異なることをスピンパリティー効果と呼ぶ。パリティー効果とは物質パラメターの偶奇性に依る現象を指すが、今の場合は2Sが偶数か奇数かによって、系の性質が異なるためにこれをスピンパリティー効果と呼んでいる。1サイトの容易面異方性が大きい場合には、整数スピン系は有効S=0模型に写され、半奇整数スピンはS=1/2の系に写される。そこにハイゼンベルグ型交換相互作用が導入されると、高次元の場合半奇整数スピン系は対称性の破れが生じ、ギャップレスの励起構造が現れる。一方整数スピン系は各サイトがスピン0の系なので、異方性エネルギー程度のエネルギr-ギャップがある。一次元の場合には、整数スピン系と半整数スピン系で磁化過程の振る舞いに違いが現れる。半奇整数の場合には多数の準位交差が現れ、整数スピン系の場合には準位反発で特徴づけられる。本研究で見いだされたスピンパリティー効果は、任意の次元で実現する点で重要性が認められる。高次元系では熱力学極限の励起スペクトルを見て判定することができ、一次元系では磁化過程におけるヒステリシスの有無によってスピンパリティー効果を見出せる。準位交差が多い半整数スピン系の場合、ヒステリシスが生じ、準位交差が主である整数スピン系の場合には、ヒステリシスが生じないことを用いればよい。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2022年度のカイラル磁性体における量子効果(スピンパリティー効果)の発見に続き、2023年度は、容易面異方性由来のスピンパリティー効果を見出し、学会発表、論文投稿を済ませている。原著論文は審査中であり、今年度中の出版が見込まれるため、おおむね順調な進捗と言える。

今後の研究の推進方策

現在投稿中の論文の今年度中の出版を目指す。

次年度使用額が生じた理由

容易面異方性由来のスピンパリティー効果に関する成果発表のために旅費を確保する。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023

すべて 学会発表 (14件) (うち国際学会 10件、 招待講演 2件)

  • [学会発表] Anisotropy-induced spin parity effect in an antiferromagnetic spin chain2024

    • 著者名/発表者名
      Shuntaro Sumita, Akihiro Tanaka, and Yusuke Kato
    • 学会等名
      APS March Meeting 2024
    • 国際学会
  • [学会発表] Proposal for realizing quantum spin models with Dzyaloshinskii-Moriya interaction using Rydberg atoms2024

    • 著者名/発表者名
      Masaya Kunimi, Takafumi Tomita, Hosho Katsura, Yusuke Kato
    • 学会等名
      APS March Meeting 2024
    • 国際学会
  • [学会発表] Topological defects in superconductors and chiral magnets: Vortex and Quantum Solitons2024

    • 著者名/発表者名
      Y. Kato
    • 学会等名
      2024 OML Workshop “Chirality in its shape and motion at quantum levels"
    • 国際学会
  • [学会発表] CISS in diffusive metals: Linear and Quadratic Response2024

    • 著者名/発表者名
      Y,Kato
    • 学会等名
      2024 OML Workshop “Chirality in its shape and motion at quantum levels"
    • 国際学会
  • [学会発表] 横磁場中の異方的反強磁性スピン鎖におけるスピンパリティ効果と対称性2024

    • 著者名/発表者名
      角田 峻太郎,田中 秋広,加藤 雄介
    • 学会等名
      日本物理学会 2024年春季大会
  • [学会発表] Rydberg原子系で実現するDzyaloshinskii-Moriya相互作用を有する量子スピン系での漸近的量子多体傷跡状態2024

    • 著者名/発表者名
      國見昌哉, 富田隆文, 桂法称, 加藤雄介
    • 学会等名
      日本物理学会 2024年春季大会
  • [学会発表] Spin Parity Effect in monoaxial chiral ferromagnetic chain2023

    • 著者名/発表者名
      S. Kodama, A. Tanaka, and Y. Kato
    • 学会等名
      ICSM2023, Turkey
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin Parity Effect in monoaxial chiral ferromagnetic chain2023

    • 著者名/発表者名
      S. Kodama, A. Tanaka, and Y. Kato
    • 学会等名
      SCES2023, Korea
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin Parity Effect in monoaxial chiral ferromagnetic chain2023

    • 著者名/発表者名
      S. Kodama, A. Tanaka, and Y. Kato
    • 学会等名
      AC2MP2023, Taiwan
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin Parity Effect in monoaxial chiral ferromagnetic chain2023

    • 著者名/発表者名
      S. Kodama, A. Tanaka, and Y. Kato
    • 学会等名
      MRM Kyoto 2023,Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin Relaxation, Diffusion and Edelstein Effect in Chiral Metal Surface,2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Suzuki and Y. Kato
    • 学会等名
      MRM Kyoto 2023,Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin Relaxation, Diffusion and Edelstein Effect in Chiral Metal Surface,2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Suzuki and Y. Kato
    • 学会等名
      META 2023 Paris
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 反強磁性スピン鎖における異方性誘起スピンパリティ効果2023

    • 著者名/発表者名
      角田 峻太郎,田中 秋広,加藤 雄介
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年日本物理学会秋季大会
  • [学会発表] Rydberg原子系で実現するDzyaloshinskii-Moriya相互作用を有する量子スピン系での量子多体傷跡状態2023

    • 著者名/発表者名
      國見昌哉, 富田隆文, 桂法称, 加藤雄介
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年日本物理学会秋季大会

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公開日: 2024-12-25  

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