2012 Fiscal Year Annual Research Report
三角格子反強磁性体における量子スピン液体状態の内部構造のNMRによる研究
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24340082
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
前川 覚 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (40135489)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 哲明 東京大学, 工学系研究科, 特任講師 (50402748)
小山田 明 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 助教 (60211835)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 物性実験 / 低温物性 / 磁性 / 量子スピン液体 / 核磁気共鳴 |
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| Research Abstract |
本研究の対象物質である有機量子スピン液体物質EtMe_3Sb[Pd(dmit)_2]_2において、スピン液体状態が実現するのは、この物質がモット転移点近傍に位置しているためであると理論的に指摘されてきている。
当該年度は2重構造圧力セルを用いた圧力下の核磁気共鳴(NMR)測定を行い、この物質の圧力下における^<13>C-NMRスペクトル、スピン・格子緩和率1/T_1、スピン・スピン緩和率1/T_2を測定し、モット転移時の電子状態の解明に成功した。
その結果、モット転移は約5～6kbarの間で実現することを見出した。さらに、圧力-温度相図上で反強磁性秩序の出現する領域は無く、スピン液体状態がモット転移直前まで実現していることを明らかにした。また、1/71はMHz領域のスピンダイナミクスを、1/T2はkHz領域のダイナミクスを反映するが、モット転移直後の電子液体相においてこの両者の振る舞いが大きく異なる異常な振る舞いを発見した。MHz領域のダイナミクスは、通常の金属状態で期待されるコリンハ的振る舞いを示し、温度に比例して温度低下と共に減少していくが、その一方でkHz領域のダイナミクスは低温に向けて増大していくことを見出した。すなわち、この系におけるスピン液体状態から電子液体状態への移行時において、異常に遅いダイナミクスが顕著に増大することを意味している。このような振る舞いは通常のモット転移では起こりえず、この物質の特異性を反映しているものと考えられる。
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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
スピン液体波動関数の解明には至っていないものの、本研究対象物質において圧力下における特異ダイナミクスを発見した。この点はスピン液体を理解する上で重要な知見であると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
1/T_1はMHz領域のスピンダイナミクスを、1/T_1はkHz領域のダイナミクスを反映するため、この両情報を比較することでスピンダイナミクスの周波数構造が得られるはずである。それぞれの緩和率を圧力を詳細に制御しながら測定し、これらの緩和率の圧力依存性、温度依存性を議論し、スピン液体状態、並びにスピン液体状態がMott転移を通じて崩壊するプロセスにおけるダイナミクスの性質を解明する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
世界的なヘリウム供給不足により、実験用寒剤の液体ヘリウム使用料金の大幅な値上がりが予想されるため、液体ヘリウムを使用する実験を慎重に精選すると共に、翌年度の補助金の減少に備えた。また、実験室の移転・整備を行ったため、一時的に実験が休止し、余剰金が生じた。
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