スピンアイスにおける磁気モノポールのダイナミクスの解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26400336
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 高津 浩 京都大学, 工学研究科, 特定講師 (60585602)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: スピンアイス / 磁気モノポール / 量子スピン液体 / 量子スピンアイス / 四極子 / Tb2Ti2O7

研究実績の概要

本年度はTb+x2Ti2-xO7+yのx<xcにおける「量子スピンアイス」状態に着目し、そこに現れる準粒子的モノポールの性質・ダイナミクスを調べた。具体的には以下の研究実績を得た。また本年度はいくつか新しい物質系の開発も行って研究を進めた。得られた成果は論文にまとめた。

単結晶合成の最適化を行って濃度勾配が現れる問題点を解決し、x<xcの量子スピンアイス相の純良大型単結晶を合成した。それらの単結晶を用いて磁場中角度回転比熱測定や非弾性中性子散乱実験を行った。当初、0.2 T程度の磁場で比熱の温度依存性に大きな変化（磁場中相転移など）が起きるものと予想していたが、低磁場ではどの角度方向でもほとんど変化が見られず、ゼロ磁場の振る舞いと同じであることがわかった。すなわち、低温比熱の大半は非弾性散乱に見られるcontinumな成分に由来するものと考えられる結果が得られた。また0.1 K以下では大きな核比熱の寄与を見出した。

比熱の磁場角度依存性にはモノポールの準粒子励起を特徴づける性質が現れると面白いと思われるので今後詳細な解析を行いたいと考えている。また比熱の磁場角度依存性は古典効果で理解できる部分もあると思われるので合わせて解析していきたいと考えている。

研究成果

• [国際共同研究] NCNR(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NCNR
• [国際共同研究] ILL(France)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: ILL
• [国際共同研究] Universite de Rennes(France)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Universite de Rennes
• [国際共同研究] University of Antwerp(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: University of Antwerp
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 4
• [雑誌論文] Cubic lead perovskite PbMoO3 with anomalous metallic behavior (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Takatsu, Olivier Hernandez, Wataru Yoshimune, Carmelo Prestipino, Takafumi Yamamoto, Cedric Tassel, Yoji Kobayashi, Dmitry Batuk, Yuki Shibata, Artem M. Abakumov, Craig M. Brown, and Hiroshi Kageyama
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 95 ページ: 155105 1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.95.155105
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermodynamic properties of quadrupolar states in the frustrated pyrochlore magnet Tb2Ti2O7 (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Takatsu, T. Taniguchi, S. Kittaka, T. Sakakibara, and H. Kadowaki
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 巻: 828 ページ: 012007 1-7
  • DOI: 10.1088/1742-6596/755/1/011001
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] スピン液体相の近くに現れる「隠れた秩序」 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高津 浩
  • 雑誌名: 物性研だより第56号 巻: 4 ページ: 1-3
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simultaneous loss of interlayer coherence and long-range magnetism in quasi-two-dimensional PdCrO2 (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Ghannadzadeh, S. Licciardello, S. Arsenijevic, P. Robinson, H. Takatsu, M.I. Katsnelson and N.E. Hussey
  • 雑誌名: Nature Comm. 巻: 8 ページ: 15001 1-6
  • DOI: 10.1038/ncomms15001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Quadrupole Order in the Frustrated Pyrochlore Tb2+xTi2-xO7+y (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Takatsu, S. Onoda, S. Kittaka, A. Kasahara, Y. Kono, T. Sakakibara, Y. Kato, B. Fak, J. Ollivier, J.W. Lynn, T. Taniguchi, M. Wakita, and H. Kadowaki
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 116 ページ: 217201 1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.217201
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quadrupole order in the frustrated pyrochlore Tb2+xTi2-xO7+y (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Takatsu, S. Onoda, S. Kittaka, A. Kasahara, Y. Kono, T. Sakakibara, Y. Kato, B. Fak, J. Ollivier, J.W. Lynn, T. Taniguchi, M. Wakita, and H. Kadowaki
  • 雑誌名: 2016 NCNR Annual Reports 巻: 1 ページ: 28-29
  • 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] HfMnSb2: A Metal-Ordered NiAs-type Pnictide with a Conical Spin Order (2016)
  • 著者名/発表者名: Taito Murakami, Takafumi Yamamoto, C|dric Tassel, Hiroshi Takatsu, Clemens Ritter, Yoshitami Ajiro, and Hiroshi Kageyama
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 ページ: 9877-9880
  • DOI: 10.1038/ncomms13547
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Electromagnon dispersion probed by inelastic X-ray scattering in LiCrO2 (2016)
  • 著者名/発表者名: Sandor Toth, Bjorn Wehinger, Katharina Rolfs, Turan Birol, Uwe Stuhr, Hiroshi Takatsu, Kenta Kimura, Tsuyoshi Kimura, Henrik M. Ronnow and Christian Ruegg
  • 雑誌名: Nature Comm. 巻: 7 ページ: 13547 1-7
  • DOI: 10.1038/ncomms13547
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] タングステン酸化物の高圧合成・構造・電子物性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 池内勇哉, 高津浩, Cedric Tassel, 後藤能宏, 村上泰斗, 陰山洋
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会（2017年）
  • 発表場所: 大阪大学 豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-17 – 2017-03-20
• [学会発表] 新規ペロブスカイト型酸化物PbMoO3の低温物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高津浩，吉宗航，山本隆文，Cedric Tassel，小林 洋治, Olivier Hernandez, Dmitry Batuk, Artem M. Abakumov, Craig Brown, 陰山洋
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス
  • 年月日: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [学会発表] 層状秩序型NiAs型構造を持つ磁性体HfMnSb2の次元性制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村上泰斗, 山本隆文, 高津浩, 陰山洋
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス
  • 年月日: 2016-09-13 – 2016-09-16
• [学会発表] Quadrupole order in the frustrated pyrochlore Tb2+xTi2-xO7+y (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Takatsu
  • 学会等名: 8th International Conference on Highly Frustrated Magnetism 2016
  • 発表場所: Nanyang Technological University (Taiwan, Taipei)
  • 年月日: 2016-09-07 – 2016-09-11
  • 国際学会
• [学会発表] Quadrupole Order and Spin Liquid States in the Frustrated Pyrochlore Tb2Ti2O7 (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Takatsu
  • 学会等名: Kyoto-Krakow Symposium on Materials Science
  • 発表場所: Kyoto University
  • 年月日: 2016-08-02 – 2016-08-02
  • 国際学会
• [学会発表] Quadrupolar order and spin liquid states in the frustrated pyrochlore Tb2Ti2O7 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高津浩
  • 学会等名: 第一回 量子スピン液体研究の新展開
  • 発表場所: 東京大学 本郷キャンパス
  • 年月日: 2016-07-14 – 2016-07-15
  • 招待講演
• [備考] スピン液体の近くの「隠れた秩序」
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2016/160520_2.html
• [備考] The search for disorder in order
  • URL: http://www.riken.jp/en/research/rikenresearch/highlights/8238/