2001 Fiscal Year Annual Research Report
量子スピン系の磁場誘起現象とフラストレーションの効果
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13130201
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
上田 寛 東京大学, 物性研究所, 教授 (20127054)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
瀧川 仁 東京大学, 物性研究所, 教授 (10179575)
後藤 恒昭 東京大学, 物性研究所, 教授 (30005962)
上田 和夫 東京大学, 物性研究所, 教授 (70114395)
加倉井 和久 日本原子力研究所, 先端基礎研究センター, 主任研究員
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| Keywords | 磁性 / 磁場誘起現象 / 低次元量子スピン系 / 低温物性 / フラストレーション |
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| Research Abstract |
物質開発については、パイロキセンと呼ばれる擬1次元磁性体中、スピン1/2を持つ物質の開発に成功し、スピンパイエルス的な相転移を見出した。また、3次元フラストレーション系スピネル酸化物中、スピン1/2の物質の開発に成功し、パイエルス的な相転移を見出した。理論的には、フラストレーションが強く特異な磁気的性質を示すパイロクロア格子上のハイゼンベルグ模型について、スピン誘起構造相転移を提唱し、ZnV_2O_4,MgV_2O_4で実際に見られる構造相転移がこの考え方で理解できることを示した,また、Yb_4As_3の低温で観測されている磁場誘起ギャップ形成が、交替的ジャロシンスキー・守谷相互作用によるものであることを明らかにし、その比熱、帯磁率の温度依存性を明らかにした.また、2次元フラストレーション系SrCu_2(BO_3)_2について、この物質はスピン1重項ダイマーが直交するという特異な構造を持ち、そのため、励起3重項状態が局在し、規則配列することに起因するとされる磁化のプラトー現象と呼ばれる新奇な磁場誘起量子現象を示すが、磁場70テスラまでの磁化測定に成功し、1/3磁化に対応する幅広い磁化プラトーの観測に成功した。さらに、1/8磁化プラトーが観測される28テスラの磁場下でのNMR測定に成功し、1/8磁化プラトー状態で励起3重項状態規則配列の直接観測に成功した。また、一様磁化状態から規則配列状態への相転移は1次転移であることを見出した。この物質についての中性子散乱研究では、励起3重項状態の磁気分散関係に見られる微細構造や磁場変化の異常な波数依存がジャロシンスキー・守谷相互作用に起因するスピン異方性で説明できることを示した。
他には、スピン1/2および1を持つ有機磁性体において磁化プラトー現象を見出した。
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[Publications] M.Isobe: "A Novel Phase Transition in Spin-1/2 Linear Chain System NaTiSi_2O_6"J. Phys. Soc. Japan. (2002)
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[Publications] M.Hofmann: "Strong Damping of Phononic Heat Current by Magnetic Excitations in SrCu_2(BO_3)_2"Phys. Rev. Lett.. 87. 047202-1-047202-4 (2001)
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[Publications] Y.Yamashita: "Parity-broken ground state for the spin-1 pyrochlore antiferromagnet"J. Physics : Condens. Matter. 13. L691-L697 (2001)
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[Publications] N.Shibata: "Thermodynamic properties of the S=1/2 Heisenberg chain with staggered Dzyaloshinsky-Moriya Interac"J. Phys. Soc. Japan. 70. 3690-3694 (2001)
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[Publications] H.Kageyama: "Quantized magnetization plateaux in the orthogonal dimer system SrCu_2(BO_3)_2"J. Alloys and Compounds. 317-318. 177-182 (2001)
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[Publications] O.Cepas: "Dzyaloshinski-Moriya Interaction in the 2D Spin Gap System SrCu_2(BO_3)_2"Phys. Rev. Lett.. 87. 167205-1-167205-4 (2001)
