2014 Fiscal Year Research-status Report
スピンアイスにおける磁気モノポールのダイナミクスの解明
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26400336
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
高津 浩 首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (60585602)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | スピンアイス / 磁気モノポール / 量子スピン液体 / Dy2Ti2O7 / Tb2Ti2O7 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①Dy2Ti2O7の交流磁化率の周波数依存性を調べ、理論と実験結果を比較検討した。その結果、カゴメアイス相における交流磁化率の虚部の振る舞いが理論曲線と良い一致を示す傾向にあることがわかった。これはカゴメアイス状態、すなわち2次元のスピンアイス状態の磁気モノポールのダイナミクスが2次元クーロンガスのモデルで理解可能であることを示唆する興味深い結果である。また、交流磁化率の虚部の周波数依存性に2次元クーロンガスに普遍的なダイナミクスが現れる可能性が浮き彫りとなった。
②Tb2Ti2O7における新奇な秩序相とその近傍に現れるスピン液体相に注目して研究を行った。特に、本年度はこの系が示す「磁気秩序とは異なる謎の長距離秩序」の起源解明を目指して、単結晶を使った希釈冷凍機温度までの低温比熱・磁化などのマクロ物性測定、そして古典スピンモンテカルロシミュレーションにより研究を進めた。その結果、長距離秩序の秩序パラメータがTb3+が持つ多極子の自由度に起因したものである可能性が浮き彫りとなった。今後、スピン液体の性質を示す単結晶を作成し、「量子スピンアイス」というべき量子状態に創出する磁気モノポールのダイナミクスを調べることが課題のひとつである。
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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
当初計画していたとおり、Dy2Ti2O7のカゴメアイス状態における交流磁化率の周波数依存性の実験結果と理論計算を比較することができ、ある程度の結論となる方向性を得ることができたため。また、類縁物質のTb2Ti2O7の単結晶を用いた研究でも大きな進展があり、この系でこれまで謎であった長距離秩序の起源について、そして量子相転移によって量子スピンアイスというべき基底状態がその近傍に現れることについて明らかとなってきたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
①まず、類縁のスピンアイス物質Ho2Ti2O7などの単結晶を用いてカゴメアイス状態の交流磁化率を調べ、これまでのDy2Ti2O7との比較研究を行う。それによって2次元空間を伝播する磁気モノポールのダイナミクスの一般性を結論付ける。次に、Dy2Ti2O7の気液相型の臨界点（TC = 0.36 K, HC = 0.93 T）近傍のダイナミクスに着目して臨界点近傍における磁気モノポールの密度の揺らぎ等とそのダイナミクスの関係を交流磁化率測定によって調べる。
②量子スピンアイスの性質を示すと目されるTb2Ti2O7の単結晶を作成して、量子揺らぎを持つ基底状態に創出する磁気モノポールのダイナミクスを実験的に研究する。具体的には、交流磁化率や必要に応じて中性子非弾性散乱の手法により磁気励起とそのダイナミクスを調べる。
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| Causes of Carryover |
2015年4月にアメリカ国立標準技術研究所（NIST）に赴き、研究課題について中性子散乱実験を行うための旅費が必要であったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
2015年度の科研費は、まず、単結晶育成のために目的物質の原料費に充てる。また育成容器としてPt坩堝や石英管、浮遊帯域炉用ランプなどの消耗品の購入、そして電気炉の整備費として使用する。次に、成果報告や中性子散乱実験のための旅費として使用する。最後に、得られた結果を論文として投稿した時の投稿料として使用する。
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