• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2012 年度 実施状況報告書

磁性体中のスピンの量子ネマティック状態における普遍的特性とダイナミクスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 23540397
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

桃井 勉  独立行政法人理化学研究所, 古崎物性理論研究室, 専任研究員 (80292499)

キーワードスピンネマティック相 / J1-J2ジグザグ鎖 / フラストレート磁性体 / 磁気相図 / 三角格子 / 正方格子
研究概要

1.スピンネマティック相での磁気励起とダイナミクス:スピンネマティック状態は、スピンの「液晶状態」とも呼べるような量子スピン状態で、スピン液体的な性質とスピン固体(従来型の磁気秩序状態)的な性質の両方を兼ね備えている。今回、特にボンド型スピンネマティック状態に注目して、研究を進めた。これまで、我々は、このスピンネマティック状態を記述する平均場理論を構成した。これに立脚して、スピンネマティック状態の磁気励起構造(特に動的スピン相関関数)を、平均場からの揺らぎの効果を取り込み計算した。さらに、NMRの核磁気緩和率及び比熱の低温での温度依存性を議論した。
2.擬1次元ジグザグ鎖における有限温度秩序化:1次元ジグザグ鎖の絶対零度において、スピンネマティック朝永ラッティンジャ液体及びスピン密度波液体が現れることが示されている。有限温度において鎖間の相互作用により、どのようにスピンネマティック及びスピン密度波の相関が成長するかを、摂動的に有効ハミルトニアンを求めて解析した。スピン密度波は、鎖間相互作用の1次摂動で効いてくるのに対し、スピンネマティック相関は、2次摂動から作られる。その結果、多くの場合、鎖間相互作用の効果で、スピン密度波が強くなることが分かった。また、有限温度相図を、定量的に求めた。
3.三角格子反強磁性体におけるマグノン凝縮相:三角格子反強磁性体における飽和磁場近傍の磁性相を、希薄ボーズ気体の理論を用いて解析した。フラストレーションのある系では、凝縮するマグノンの波数が複数あるため、どのような状態が実現するかは、マグノン間の相互作用に依存する。特に、三角格子上のJ1-J2-J3 模型を調べ、2つの波数の重ね合わせにより実現する非共面的なスパイラル状態の実現を見出した。また、飽和磁場直上では、状態に新たな縮退の出現に伴う連続対称性が現れることが分かった。

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

当初の研究計画通りに進み、成果が得られている。また、最近の実験により得られた有限温度の磁場中相図を良く再現している。分野内の他の理論及び実験の研究に良い刺激を与えており、さらなる展開が期待されている。

今後の研究の推進方策

国内外の共同研究者との共同研究を積極的に進め、2次元系におけるスピンネマテック状態の有効理論の構築へ向けて研究を進めていく。また、これまで得られた知見を用い、新たな量子相の探査を進めて行く。

次年度の研究費の使用計画

2011年度に震災の影響により、海外共同研究者の来日が減り、未使用額が発生したが、2012年度はほぼ共同研究も元通りに回復した。2013年度も海外共同研究者との共同研究を引き続き行う。次年度に使用する研究費により、海外からの共同研究者の招へいを行うと共に、自ら海外に出張し、共同研究を進める予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Nematic phase and phase separation near saturation field in frustrated ferromagnets2013

    • 著者名/発表者名
      H.T. Ueda and T. Momoi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 87 ページ: 144417-1-12

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.87.144417

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin Nematic and Spin Density Wave Orders in Spatially Anisotropic Frustrated Magnets in Magnetic Fields2013

    • 著者名/発表者名
      M. Sato, T. Hikihara, and T. Momoi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 110 ページ: 077206-1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.110.077206

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamical spin structure factors of quantum spin nematic states2013

    • 著者名/発表者名
      R. Shindou, S. Yunoki, and T. Momoi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 87 ページ: 054429-1-22

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.87.054429

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 多体交換相互作用が創る固体ヘリウム3薄膜の磁性2012

    • 著者名/発表者名
      桃井 勉、久保 健
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 47 ページ: 207-214

    • 査読あり
  • [学会発表] フラストレート磁性体における量子スピンネマティック状態2012

    • 著者名/発表者名
      桃井 勉
    • 学会等名
      京大基研研究会「量子スピン系の物理」
    • 発表場所
      京都大学、京都
    • 年月日
      20121112-20121114
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin nematic order in the multiple - spin exchange model on the triangular2012

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Momoi
    • 学会等名
      Highly frustrated magnetism 2012
    • 発表場所
      McMaster University, Hamilton, Canada
    • 年月日
      20120604-20120608
  • [学会発表] A theory of spin nematics in S = 1/2 frustrated ferromagnets2012

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Momoi
    • 学会等名
      Highly frustrated magnetism 2012
    • 発表場所
      McMaster University, Hamilton, Canada
    • 年月日
      20120604-20120608
  • [備考] Getting to the heart of frustrated magnetism

    • URL

      http://www.rikenresearch.riken.jp/eng/research/6966

URL: 

公開日: 2014-07-24  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi