2011 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Novel States of Matter Induced by Frustration |
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| Project/Area Number |
19052004
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
陰山 洋 京都大学, 工学研究科, 教授 (40302640)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上田 寛 東京大学, 物性研究所, 教授 (20127054)
益田 隆嗣 東京大学, 物性研究所, 教授 (90313014)
加倉井 和久 日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 教授 (00204339)
川島 直輝 東京大学, 物性研究所, 准教授 (30242093)
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| Keywords | フラストレーション / 量子スピン / 低次元 / 新物質 / 量子相転移 |
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| Research Abstract |
平成23年度も1、2、3次元の量子スピンフラストレート系の物質開拓とそのフラストレート物性の総合的な理解を目指した研究を行った。成果を大別すると以下の5つになる。(1)陰山は、初の4層物質(CuCl)Ca2NaNb4013の合成と、スピン一重項物質(CuCl)Ca2Nb3010の単結晶育成に成功した。また、1/3プラトーを示す(CuBr)Sr2Nb3010の中性子回折より、ゼロ磁場では(0、3/8、1/2)、1/3プラトー相を含む磁場中では(0、1/3、0.446)へと伝播ベクトルが変化することを明らかにし、これらはJ1-J2-J3モデルで説明可能であることを示した。(2)上田が中心となって、クロムホランダイトK2Cr8016における強磁性金属-強磁性絶縁体転移がパイエルス機構で起こることを構造解析と電子構造計算により明らかにした。また、絶縁体になっても何故強磁性が維持されるかについても明らかにした。他に、3次元フラストレート系物質Cd2M2F6Sについて磁性とフラストレート効果を明らかにした。(3)益田は、昨年度に発見した強磁性反強磁性一次元フラストレート鎖LiCuvo4の新奇相の静的性質を定量的に明らかにすることに成功した。ただ、予定していた中性子散乱実験は震災の影響でできなかったため、新奇相の動的性質については解明に至らなかった。(4)加倉井も、震災の影響により、Cu(Cl,Br)La(Nb,Ta)207系の実験はアマテラス(J-Parc)でわずかに行なえただけにとどまったが、海外との共同研究実験をすすめることによって、これらの系に統一的な解釈を与えることに成功した。(5)川島は、面間の相互作用がランダムな磁性体に関して、モンテカルロシミュレーションを行い、実験的に発見されていた2種類の波数で秩序がみられる混合相が存在することを確認し、その様相を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
震災は、特に中性子を専門とする益田と加倉井にとって大きな痛手であった。しかし、懸命なる復旧作業に追われながらも、これまで得られた中性子データの解析とモデル計算、他の実験手段によるデータ補完、さらには海外からの中性子ビームタイムの援助などを利用した結果、アクティビティとしてはこれまでと遜色のないものになった。上田、益田、陰山は担当する各次元において、「強磁性相互作用と反強磁性相互作用の競奏効果」による新しい量子現象を発見した。これは、従来型の反強磁性相互作用にのみ頼っていたフラメトレート系物性に新たな軸を与えるものであると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
特定領域研究は終了したが、今後も量子フラストレート班は、共同研究を続けていく予定である。平成23年度に加倉井や益田が予定していた非弾性申性子散乱実験は、震災の影響で実験に支障がでた。しかし、J-ParcやJRR-3では復1日が進み、平成24年度以降は、LiCuVO4の(CuCl)LaNb207などの実験を行なう予定である。
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[Journal Article] Quadruple-layer perovskite (CuCl)Ca2NaNb4O132011
Author(s)
A.Kitada.Y.Tsujimoto, T.Yamamoto, Y.Kobayashi, Y.Narumi, K.Kindo, A.A.Aczel, G.M.Luke, Y.J.Uemura, Y.Kiuchi, Y.Ueda, K.Yoshimura, Y.Ajiro, H.Kageyama
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Journal Title
J.Solid State Chem
Volume: 185
Pages: 10-17
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] B1-to-B2 Structural Transitions in Rock Salt Intergrowth Structures2011
Author(s)
Takafumi Yamamoto, Yoji Kobayashi, Taku Okada, Takehiko Yagi, Takateru Kawakami, Cedric Tassel, Shota Kawasaki, Naoyuki Abe, Ken Niwa, Takumi Kikegawa, Naohisa Hirao, Mikio Takano, Hiroshi Kageyama
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Journal Title
Inorg.Chem
Volume: 50
Pages: 11787-11794
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Two-dimensional Frustrated Antiferromagnets (MCl)LaNb2O7 (M=Mn, Co, Cr)2011
Author(s)
A.Kitada, Y.Tsujimoto, M.Nishi, A.Matsuo, K.Kindo, K.Yoshimura, Y.Ajiro, Y.Kobayashi, H.Kageyama
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Journal Title
J.Phys. : Conf.Ser
Volume: 320
Pages: 012035/1-6
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] ToF inelastic neutron scattering studies on quantum spin systems (CuCl)LaBO (B=Nb, Ta)2011
Author(s)
S.Ohira-Kawamura, K.Nakajima, Y.Inamura, Y.Tsujimoto, A.Kitada, F.Takeiri, H.Kageyama, Y.Ajiro, M.Nishi, K.Kakurai
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Journal Title
Journal of Physics : Conference Series
Volume: 320
Pages: 012037/1-5
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Fe-Site Substitution Effect on the Structural and Magnetic Properties in SrFeO22011
Author(s)
Liis Seinberg, Takafumi Yamamoto, Cedric Tassel, Yoji Kobayashi, Naoaki Hayashi, Atsushi Kitada, Yuji Sumida, Takashi Watanabe, Masakazu Nishi, Kenji Ohoyama, Kazuyoshi Yoshimura, Mikio Takano, Werner Paulus, Hiroshi Kageyama
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Journal Title
Inorg.Chem.
Volume: 50
Pages: 3988-3995
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Pressure-Induced Structural, Magnetic and Transport Transitions in the Two-Legged Ladder SrFeO2011
Author(s)
Takafumi Yamamoto, Cedric Tassel, Yoji Kobayashi, Takateru Kawakami, Taku Okada, Takehiko Yagi, Hideto Yoshida, Takanori Kamatani, Yoshitaka Watanabe, Takumi Kikegawa, Mikio Takano, Kazuyoshi Yoshimura, Hiroshi Kageyama
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Journal Title
J.Am.Chem.Soc
Volume: 133
Pages: 6036-6043
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 2次元量子系の新しい臨界現象・量子相2012
Author(s)
藤堂眞治, 松尾春彦, Jie Lou, 正木晶子, 大越孝洋, 渡辺宙志, 諏訪秀麿, 本山裕一, 安田真也, 原田健自, 鈴木隆史, A.Sandvik, 設楽秀之, 坂倉耕太, 川島直輝
Organizer
第2回CMSI研究会
Place of Presentation
東北大学金属材料研究所(宮城県)(招待講演)
Year and Date
2012-01-30
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