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2018 年度 実績報告書

巨視的物性を支配する微視的不均一状態の解明

公募研究

研究領域次世代物質探索のための離散幾何学
研究課題/領域番号 18H04492
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

森 道康  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (30396519)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワードフォノンホール効果 / 中性子 / 高温超伝導
研究実績の概要

本研究では、中性子やX線などの量子ビームを用いた実験で得られるデータを基に、微視的不均一性と巨視的物性との相関を解き明かすことを目的としている。その一例として、希土類ガーネットの非弾性中性子散乱実験を行った。熱の流れに対して垂直に磁場を与えたとき、この両者に直交する方向に温度差が生じる現象が熱ホール効果である。中でも熱流がフォノンによって運ばれる場合は、「フォノンホール効果」と呼ばれ、テルビウム(Tb)を含んだ絶縁体(Tb3Ga5O12, TbGG)で観測されている。フォノンは電荷もスピンも持たないため、磁場下でフォノンによる横熱伝導が生じる現象は謎であった。本代表者は、Tb の結晶場励起によるフォノンの共鳴散乱がその起源である機構を提唱した。この理論を実証すべく、磁場下のフォノン及び結晶場励起スペクトルの測定を行った。フォノンの励起スペクトルに加え、磁場に依存して変化する結晶場励起のスペクトルを、低エネルギー領域に見つけることができた。この結晶場励起こそが、フォノンホール効果の起源になっているものだと考えられる。単位胞内に 6 個のTbに加え、過剰なTbも含まれるため、現状の限られた精度のデータを用いて結合定数などの評価まで行うには、統計学的推定法を活用する必要があり、直近の課題である。この他、銅酸化物高温超伝導体の磁気励起スペクトルの計算を行い、正孔ドープと電子ドープの違いを示した。

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

統計学的推定法を活用した解析については今後早急に進める必要があるが、当初の計画通り、重要な実験データが得られたことから、おおむね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

領域内の連携を活用して、初年度に得られた実験データに対して、統計学的推定法を活用した解析を早急に進める。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Dynamical density matrix renormalization group study of spin and charge excitations in the four-leg t-t′-J ladder2018

    • 著者名/発表者名
      Tohyama Takami、Mori Michiyasu、Sota Shigetoshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 ページ: 235137

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.235137

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic phase diagram of a frustrated spin ladder2018

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto Takanori、Mori Michiyasu、Tohyama Takami、Maekawa Sadamichi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 ページ: 144424

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.144424

    • 査読あり
  • [学会発表] hermal Hall effect by phonon in a rare-earth garnet and a spin liquid system2019

    • 著者名/発表者名
      Michiyasu Mori
    • 学会等名
      53rd REIMEI International Workshop "New Excitations in Spintronics"
    • 国際学会
  • [学会発表] Temperature dependence of spin stiffness in ferri-magnet2018

    • 著者名/発表者名
      Michiyasu Mori
    • 学会等名
      9th JEMS Conference 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] 熱ホール効果を示す Tb 3 Ga 5 O 12 のフォノンと結晶場2018

    • 著者名/発表者名
      森道康, 藤田全基, 南部雄亮, 河村聖子, 古府麻衣子, 中島健次. C. Urlich, O.P.Sushkov
    • 学会等名
      日本物理学会 74 回年次大会

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公開日: 2019-12-27  

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