2013 Fiscal Year Annual Research Report
フラストレーションの強い新規量子スピン系における量子多体効果の解明
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23244072
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田中 秀数 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (80188325)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野 俊雄 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40332639)
栗田 伸之 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (80566737)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 物性実験 / 量子磁性 / 強相関電子系 / 強磁場物性 / フラストレーション / 籠目格子反強磁性体 / 三角格子反強磁性体 / スピンダイマー系 |
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| Research Abstract |
スピンの大きさが1/2の籠目格子反強磁性体Cs2Cu3SnF12の中性子非弾性散乱で求めた磁気励起の解析を詳細に行い，量子効果に依って励起エネルギーが負の向きに再規格化されることを発見した。この内容を発表した論文はJ. Phys. Soc. Jpn.の注目論文に選ばれた。
スピンの大きさが1/2の三角格子反強磁性体Ba3CoSb2O9純良単結晶を作成し，強磁場磁化測定の実験から，磁化プラトーを含む量子磁化過程の詳細を測定し，高精度の理論計算と定量的に見事に一致することを示した。また，新しい高磁場相を発見した。さらに，強磁場ESRを行い，集団励起を測定し，その解析から磁気パラメーターを高精度で決定した。これらの結果を論文として出版した。続いて，同種の結晶構造を有するBa3CoNb2O9等の焼結試料を作成し，低温磁気測定と強磁場磁化過程によって相転移を調べ，磁気相図を完成させた。また，スピン1/2正方格子J1-J2模型が当てはまる物質Sr2CuTeO6の磁気測定と比熱測定を行い，強いフラストレーションに依って，相転移は抑制されていることを示した。
新規スピンダイマー系Ba2CoSi2O6Cl2を開拓し，結晶構造を決定し，その磁性を磁化測定と比熱測定で詳細に調べた。基底状態はギャップのあるシングレット状態であることを確認し，パルス強磁場を用いた磁化測定から，磁化が階段的に変化することを発見した。このような磁化過程は，ダイマー間の相互作用のフラストレーションが殆ど完全である場合にしか起こらない現象である。これは量子効果とフラストレーション効果による典型的な巨視的量子現象であり，理論的には幾度となく議論されているが，実験例がなかった。本物質はそのような現象を示す貴重なモデル物質である。本研究をまとめ，論文誌に投稿した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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