複合スピン系における新しい量子相転移－多極子の視点から－

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23540390
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 松本 正茂 静岡大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (20281058)
• 研究分担者: 古賀 幹人 静岡大学, 教育学部, 教授 (40324321) ; 楠瀬 博明 愛媛大学, 理工学研究科, 准教授 (00292201)
• 連携研究者: 関根 智幸 上智大学, 理工学部, 教授 (60110722) ; 黒江 晴彦 上智大学, 理工学部, 准教授 (40296885) ; 木村 尚次郎 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (20379316)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 磁性 / 量子スピン系 / 多極子 / マルチフェロイクス

研究概要

複数のスピンが基本単位となる複雑な磁性体（複合スピン系）では、これまでと異なった理論が必要である。そこで、そのような部分を基本単位として捉え、複雑なスピン構造を形状因子に反映させることで、それをあたかも一つの原子のように取り扱える方法を考案した。この形状因子は複合スピンがもつ多極子の性質を反映しており、この理論を具体的な磁性体に適用して中性子散乱を定量的に解析できる理論を提出した。また、磁性イオンが置かれている環境によって、スピンに依存する電気分極が発生する場合がある。この点についても考察し、具体的な磁性体において、スピンによる四極子が存在し、その間に相互作用が働いていることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Electromagnon as a Probe of Higgs (Longitudinal) Mode in Collinear and Noncollinear Magnetically Ordered States (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Matsumoto
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: Vol. 83(Accepted) ページ: 11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical Study on Multiferroic Properties in Integer Spin Systems with Large Single-Ion Anisotropy (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Matsumoto, M. Soda, and T. Masuda
  • 雑誌名: PS Conf. Proc 巻: (Accepted) ページ: 6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-Nematic Interaction in the Multiferroic Compound Ba2CoGe2O7 (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Soda, M. Matsumoto, M. Mansson, S. Ohira-Kawamura, K. Nakajima, R. Shiina, and T. Masuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: Vol. 112 ページ: 127205
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.127205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field-Controlled Spin and Charge Distributions in Kondo System with a Triangular Triple Quantum Dot (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Koga, M. Matsumoto, and H. Kusunose
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: Vol. 82 ページ: 093706, 4
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.093706
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum-Phase-Transition-Induced Multiferroics and Higgs Mode in Integer Spin Systems in Noncentrosymmetric Lattice with Strong Single-Ion Anisotropy (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Matsumoto, M. Soda, and T. Masuda
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: Vol. 82 ページ: 093703, 5
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.093703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emergent Electric Polarization by Kondo Effect in a Triangular Triple Quantum Dot (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Koga, M. Matsumoto, and H. Kusunose
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: Vol. 81 ページ: 123703, 4
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.123703
  • 査読あり
• [雑誌論文] Longitudinal magnetic excitation in KCuCl3 studied by Raman scattering under hydrostatic pressures (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kuroe, N. Takami, N. Niwa, T. Sekine, M. Matsumoto, F. Yamada, H. Tanaka, and K. Takemura
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser 巻: Vol. 400 ページ: 032042, 4
  • DOI: 10.1088/1742-6596/400/3/032042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Excitation in Interacting Spin Trimer Systems Investigated by Extended Spin-Wave Theory (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Hasegawa and M. Matsumoto
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: Vol. 81 ページ: 094712, 23
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.094712
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Excitation and Electric Polarization in Strongly Coupled Spin Monomer and Dimer System Cu3Mo2O9 (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Matsumoto, H. Kuroe, T. Sekine, and M. Hase
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: Vol. 81 ページ: 024711, 14
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.024711
  • 査読あり
• [学会発表] スピン系の量子相転移とHiggsモード (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本正茂
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 20140300
• [学会発表] マルチフェロイック物質Ba2CoGe2O7における磁気モーメントの電場制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 左右田稔, 林田翔平, Bertrand Roessli, Martin Mansson, Jonathan White, 松本正茂, 椎名亮輔, 益田隆嗣
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 20140300
• [学会発表] エレクトロマグノン励起として現れる振幅モードの理論的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本正茂
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 20140300
• [学会発表] マルチフェロイック物質Ba2CoGe2O7における特異な磁気異方性ギャップ (2013)
  • 著者名/発表者名: 左右田稔, 松本正茂, 河村聖子, 中島健次, 益田隆嗣
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 20130900
• [学会発表] 異方性の強い整数スピン系における磁場・圧力誘起量子相転移とマルチフェロイクスの理論 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松本正茂, 左右田稔, 益田隆嗣
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 20130900
• [学会発表] 近藤効果と外場による三角形三重量子ドット内スピン・電荷分布の制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 古賀幹人, 松本正茂, 楠瀬博明
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 20130900
• [学会発表] 三角形三重量子ドットの近藤効果による誘起電気分極 (2013)
  • 著者名/発表者名: 古賀幹人, 松本正茂, 楠瀬博明
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 20130300
• [学会発表] Theoretical Study on Multiferroic Properties in Integer Spin Systems with Large Single-Ion Anisotropy (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Matsumoto, M. Soda, and T. Masuda
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: August, Tokyo
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Triangular Triple Quantum Dot : A Multiferroic Kondo System (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Koga, M. Matsumoto, and H. Kusunose
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: August, Tokyo
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Neutron Scattering Study of Magnetic Excitations in Multiferroics Ba2CoGe2O7 (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Soda, M. Matsumoto, S. Gvasaliya, M. Mansson, A. Zheludev, S. Kawamura, K. Nakajima, and T. Masuda
  • 学会等名: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems
  • 発表場所: August, Tokyo
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] スピントライマー系における磁気励起の理論II (2012)
  • 著者名/発表者名: 松本正茂, 長谷川義訓
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] マルチフェロイック物質Cu3Mo2O9の強磁場磁化・分極測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長谷川卓哉, 木野亮, 佐藤輔, 青木謙人, 伊藤龍亮, 保坂朋宏, 黒江晴彦, 関根智幸, 木原工, 徳永将史, 長谷正司, 竹端寛治, 北澤英明, 岡邦彦, 伊藤利充, 永崎洋, 松本正茂
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] スピントライマー系における磁気励起の理論 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長谷川義訓, 松本正茂
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 20120300
• [学会発表] マルチフェロイック物質Cu3Mo2O9の強磁場磁化・分極測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長谷川卓哉, 保坂朋宏, 伊藤龍亮, 八馬傑, 黒江晴彦, 関根智幸, 木原工, 徳永将史, 長谷正司, 岡邦彦, 伊藤利充, 永崎洋, 松本正茂
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 20120300