2017 Fiscal Year Annual Research Report
Frustration-induced spin textures
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17H06137
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
川村 光 大阪大学, 理学研究科, 教授 (30153018)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南部 雄亮 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (60579803)
鳴海 康雄 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (50360615)
富安 啓輔 東北大学, 理学研究科, 助教 (20350481)
青山 和司 大阪大学, 理学研究科, 助教 (00623133)
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| Project Period (FY) |
2017-05-31 – 2022-03-31
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| Keywords | フラストレーション / スピンテクスチャ / カイラリティ / Ｚ２渦 / スカーミオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スカーミオン格子実現の候補物質と考えている磁場下のNiGa2S4において、その磁場温度相図を確立するため、最大60Tまでのパルス強磁場下における磁気熱量効果と磁化過程の詳細な温度依存性の測定を行った。また、ハミルトニアンの高次項の観測を目指した中性子散乱実験を行った。今後、強磁場下でのESRや中性子実験を行ってゆく予定である。スカーミオンを直接観察するための強磁場中性子小角散乱実験を行うための磁場発生装置と冷凍機の開発を進めた。
Z2渦を実現する有力な候補物質NaCrO2について、良質で大量の粉末試料を合成する条件を確立し、FZ法と各種フラックス法を用いて単結晶育成条件を探索した。また、その他の三角とハニカム構造物質群を探索し、候補を選定した。以上の評価と合成に必要なリアルタイムX線ラウエ回折計・TG-DT分析計・高温炉を購入・整備した。Z2渦の観測を念頭に、三角格子最近接反強磁性ハイゼンベルグモデルおいて、線形応答理論に基づいてスピン伝導率・熱伝導率の数値的解析を行い、スピン伝導率の縦成分がZ2渦転移温度付近で大きな異常を示すことを明らかにした。今後、Z2渦転移とスピン伝導度の関連について、より詳細な解析を行う予定である。
3角格子と同様の3回対称性を持つハニカム格子磁性体についても、次近接相互作用等でフラストレーションを導入すると、大変興味深い新奇な秩序が実現され得る。いくつかの典型的なフラストレーション・パラメータ値に対し、対応するハイゼンベルグモデル系の磁場-温度相図を求め、カイラリティの正負が交播するカイラリティ密度波が形成されるdouble-Q相や、波紋状にスパイラルが伝播する"ripple相"などの、特異な多重Ｑ秩序状態を新たに見出した。対応する実験系の探索を、今後進めていく予定である。
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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
サンプル作成は順調に進んでおり、高磁場測定に対する準備と予備実験についても、概ね計画通り進んでいる。理論面からも、輸送性質やダイナミクスの数値計算が可能な状態になり、これまでの主たる対称モデル系であった3角格子系を、ハニカム格子系等に拡張する計算も順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、理論と実験の協力を一層緊密化しつつ、いよいよ中性子実験を開始するとともに、輸送測定やＥＳＲ等の新しいプローブを用いた測定も実施していく。またZ2渦やスカーミオンの候補物質についても、前年度に上がった候補物質について、さらなる検討を進める。理論面からは、3角格子系に対して輸送現象、ダイナミクスの計算を進めつつ、3角格子系以外の系についても、トポロジカル励起、スピンテクスチャ由来の新現象の探査を行う。
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[Journal Article] Cluster-Based Haldane State in an Edge-Shared Tetrahedral Spin-Cluster Chain: Fedotovite K2Cu3O(SO4)32018
Author(s)
M. Fujihala, T. Sugimoto, T. Tohyama, S. Mitsuda, R. A. Mole, D. H. Yu, S. Yano, Y. Inagaki, H. Morodomi, T. Kawae, H. Sagayama, R. Kumai, Y. Murakami, K. Tomiyasu, A. Matsuo, and K. Kindo
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Journal Title
Phys. Rev. Lett.
Volume: 120
Pages: 077201/1-5
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Development of a polarized 3He neutron spin filter for POLANO at J-PARC2017
Author(s)
T. Ino, M. Ohkawara, K. Ohoyama, T. Yokoo, S. Itoh, Y. Nambu, M. Fujita, H. Kira, H. Hayashida, K. Hiroi, K. Sakai, T. Oku, and K. Kakurai
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Journal Title
Journal of Physics: Conference Series
Volume: 862
Pages: 012011/1-11
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Coulomb Correlations Intertwined with Spin and Orbital Excitations in LaCoO32017
Author(s)
K. Tomiyasu, J. Okamoto, H. Y. Huang, Z. Y. Chen, E. P. Sinaga, W. B. Wu, Y. Y. Chu, A. Singh, R.-P. Wang, F. M. F. de Groot, A. Chainani, S. Ishihara, C. T. Chen, and D. J. Huang
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Journal Title
Phys. Rev. Lett.
Volume: 119
Pages: 196402/1-6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] フラストレートスピン1/2ラダーRb2Cu2Mo3O12に現れるスピン1ハルデンギャップと強誘電性2018
Author(s)
上田宏, 小野田繁樹, 山口泰弘, 木村剛, 吉澤大智, 森岡俊晶, 萩原政幸, 萩原雅人, 左右田稔, 益田隆嗣, 榊原俊郎, 富安啓輔, 河村聖子, 中島健次, 梶本亮一, 中村充孝, 稲村泰弘, 長谷正司, 安井幸夫
Organizer
日本物理学会第73回年次大会
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[Presentation] Magnetic dynamics in the iron-based ladder compound BaFe2Se32017
Author(s)
Y. Nambu, K.M. Suzuki, H. Okabe, A. Koda, R. Kadono, S. Imaizumi, K. Hashizume, T. Aoyama, Y. Imai, and K. Ohgushi
Organizer
The 14th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance
Int'l Joint Research
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