量子スピン液体におけるトポロジカル秩序相の解明と制御

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K13881
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 末次 祥大 京都大学, 理学研究科, 助教 (00893710)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 量子スピン液体 / トポロジー

研究成果の概要

局在スピンが絶対零度においても秩序化・凍結せずに揺らいでいる量子スピン液体ではスピンがマヨラナ粒子などの全く異なった自由度として振る舞うため注目されている。その候補物質としてはα-RuCl3が知られているが、実際に量子スピン液体状態を実現しているかどうかは論争の的となってきた。本研究計画ではα-RuCl3の比熱・熱伝導度の精密測定から磁場中で一次相転移が存在することを示し、量子スピン液体相が存在することを明らかにした。

自由記述の分野

物性実験

研究成果の学術的意義や社会的意義

量子スピン液体状態で現れるマヨラナ粒子は環境ノイズに強いトポロジカル量子計算の実現に必要なため注目を集めている。本研究ではその候補物質であるα-RuCl3において確かに量子スピン液体状態が実現していることを示し、これまでの論争に決着をつけた。以上の研究成果により量子スピン液体状態の存在が確立されたため、今後はマヨラナ粒子を探索する研究がさらに加速することが期待される。