カゴメ格子反強磁性体における新奇な異常量子現象の理論的・数値的研究

2010 年度 実績報告書

• 研究領域: フラストレーションが創る新しい物性
• 研究課題/領域番号: 22014012
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 坂井 徹 兵庫県立大学, 大学院・物質理学研究科, 教授 (60235116)
• 研究分担者: 中野 博生 兵庫県立大学, 大学院・物質理学研究科, 助教 (00343418) ; 礒田 誠 香川大学, 教育学部, 教授 (10184590)
• キーワード: カゴメ格子反強磁性体 / スピンギャップ / フラストレーション / 磁化過程 / 量子相転移

研究概要

カゴメ格子反強磁性体の理論模型に対して、数値的厳密対角化を適用し、絶対零度における磁化過程と、比熱の温度依存性について解析した結果、以下のような性質が判明した。
(1)これまで3分の1磁化プラトーと考えられていた磁化過程の量子相転移が、実は全く新しい現象であることを見出し磁化ランプと名付けた。その性質を示す:
・磁化曲線のプラトーは存在せず、唯一つの臨界磁場でおきる量子相転移である。
・低磁場側では、一次元スピン液体と同様、微分磁化が発散する。
・高磁場側では、微分磁化がゼロになる。
(2)ゼロ磁場におけるスピンギャップは存在しない。
(3)ハイゼンベルグ模型の相互作用項をXY項とイジング項にわけてかんがえるとき、比熱のダブルピークのうちの低温側はXY項が、高温側はイジング項が支配することがわかった

研究成果

• [雑誌論文] Collapse of Ferrimagnetism in Two-Dimensional Heisenberg Antiferromagnet due to Frustration (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Nakano
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 巻: 80 ページ: 033709-1-033709-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical magnetization behavior of the triangular- and kagome-lattice quantum antiferromagnets (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Sakai
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 83 ページ: 100405(R)-1-100405(R)-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetization Process of the Kagome Lattice Antiferromagnet (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Nakano
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan 巻: 79 ページ: 053707-1-053707-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field Induced Exotic Phenomena of the S=1/2 Three-Leg Quantum Spin Nanotube (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sakai
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 159 ページ: 55-58
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetization Process of the S=1/2 Distorted Diamond Spin Chain with the Dzyaloshinsky-Moriya interaction (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sakai
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 200 ページ: 022052-1-022052-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field-Induced Nematic Phase in the Spin Ladder System with Easy-Axis Anisotropy (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sakai
  • 雑誌名: Physica Status Solidi B 巻: 247 ページ: 583-585
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical Exact Diagonalization Study on a Phonon-Assisted Hole Paring in the High-Tc Cuprates (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sakai
  • 雑誌名: Physica C 巻: 470 ページ: S80-81
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Spin Nanotubes---frustration, competing orders and Criticalities (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sakai
  • 雑誌名: Journal of Physics : Condensed Matter 巻: 22 ページ: 403201-1-403201-13
  • 査読あり
• [学会発表] スピンナノチューブの量子現象 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂井徹
  • 学会等名: 東北大学理学部GCOE研究会「金属錯体の固体物性科学最前線-錯体化学と固体物性物理と生物物性の連携新領域創成をめざして-」
  • 発表場所: 東北大学理学研究科(宮城県)(招待講演)
  • 年月日: 2010-12-05
• [学会発表] Topological Aspects of the Quantum Spin Nanotube (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sakai
  • 学会等名: International and Interdisciplinary Workshop on Novel Phenomena in Integrated Complex Sciences
  • 発表場所: 京都コープイン(京都府)(招待講演)
  • 年月日: 2010-10-14
• [学会発表] Magnetization Ramp of Kagome Lattice Antiferromagnet (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sakai
  • 学会等名: International Workshop on Statistical Physics of Quantum Systems
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所(東京都)(招待講演)
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] Magnetization Process of Kagome Lattice Antifferomagnet (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Sakai
  • 学会等名: magnetism and superconductivity meeting
  • 発表場所: Institut Laue Langevinグルノーブル(フランス)(招待講演)
  • 年月日: 2010-05-27
• [備考]
  • URL: http://cmt.spring8.or.jp/index.shtml