| 研究課題/領域番号 |
26400332
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
松本 正茂 静岡大学, 理学部, 教授 (20281058)
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| 研究分担者 |
古賀 幹人 静岡大学, 教育学部, 教授 (40324321)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 磁性 / 磁気励起 / 振幅モード / ヒッグスモード / マルチフェロイクス / 電気磁気効果 / 交差相関 / エレクトロマグノン |
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| 研究実績の概要 |
平成２７年度は、量子効果が強く作用する系として、スピン４量体に着目して研究をおこなった。具体的には、Cu2CdB2O6という物質における中性子散乱実験の結果について、理論的な立場から解析をおこなった。この物質では、結晶構造から、S=1/2のスピンが４個集まって強く相互作用している系（スピン４量体）として考えられ、熱力学的な量の温度変化や磁場変化が４量体モデルで説明できることが知られている。
この物質の４量体によるスピン多重項の低エネルギー部分は、基底１重項と励起３重項から成り、他の励起は高エネルギー側にあることがわかる。これより、この物質は１重項ー３重項系と捉えることができ、スピンダイマー系と等価になることがわかる。この場合、４量体間の相互作用が小さいと、基底状態は非磁性になるが、相互作用が大きくなると磁気秩序が出現する。実際のCu2CdB2O6は、9.8K以下で反強磁性秩序を示す。
粉末資料を用いた中性子散乱で観測された磁気励起は、温度の低下とともに励起がソフト化するように見え、ネール温度以下では励起エネルギーが上昇する振る舞いが観測されている。これは、圧力下におけるTlCuCl3において観測された磁気励起の温度変化と同じ振る舞いである。このため、Cu2CdB2O6においても、TlCuCl3と同様な振幅モード（ヒッグスモード）の励起が存在していると考えられる。実験では、このモードを示唆する励起がエネルギーの少し高い領域に存在するように見えるが、粉末資料を用いた実験のため、十分には検証されていない。単結晶資料による実験で、この点が明らかにされるものと期待される。
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| 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
磁性体におけるヒッグスモードについて、具体的なスピン４量体物質に焦点を当て、中性子散乱実験のグループと共同で研究をおこない、論文を提出した。そして、実験で観測された磁気励起の中に、ヒッグスモードが潜んでいる可能性を提案した。この物質においてヒッグスモードはまだ同定はされていないが、スピンダイマー系だけでなく、スピン４量体系においてもヒッグスモードが存在する点を指摘した研究であり、今後の研究にも結びつく成果である。以上の理由から、現在までの研究の進捗状況は、おおむね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２８年度においては、ヒッグスモードが現れる系として、スピンダイマー系について取りあげ、その境界効果について理論的に調べる計画である。磁気励起が境界の効果によって、どのように影響を受けるか、磁場や圧力変化による応答についても考察する予定である。
また、研究計画にあるように、磁性と結合した電気分極について、マルチフェロイクスの観点からも調べる。その際、磁性イオンの環境を考慮して、群論的な考察に基づいて研究する計画である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
現在、アメリカの研究グループと共同で研究を進めているヒッグスモードに関する研究テーマがあり、その議論のために必要となる旅費を、平成２８年度に準備しておくことにした。また、平成２８年度においては、磁性と結合した電気分極について、マルチフェロイクスの観点から理論的に調べる計画である。この分野の専門家が琉球大学に在籍しているため、研究の遂行に必要となる議論のための旅費も、平成２８年度に用意しておくこととしたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
上記のように、アメリカ・沖縄への旅費が必要となることが予想され、それらに使用する計画である。また、平成２８年度は、大学院修士課程１年生が１名、私の研究指導のもと、研究に参加することとなった。その際、理論計算で必要となる数値計算を実行するため、計算機環境を整える必要がある。この目的のための経費を使用する計画である。
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