Evaluation of anisotropic exchange interaction in one-dimensional quantum spin system by high-frequency ESR measurements

通过高频 ESR 测量评估一维量子自旋系统中的各向异性交换相互作用

• 批准号: 21K03465
• 负责人: 藤井 裕
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of Fukui
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03465/
• 关键词: 電子スピン共鳴; 一次元量子スピン系; 異方的交換相互作用; ミリ波

本研究の目的は、S=1/2一次元反強磁性体(量子スピン鎖)において、その量子臨界的振る舞いが現れる超低温域までの高周波電子スピン共鳴(ESR)測定から、鎖内および鎖間の異方的交換相互作用パラメータを評価することができるという新しい手法を提示することである。本研究では異方性主軸と外部磁場のなす角度を制御する必要があるので、小さな結晶で角度を精密に制御した高周波ESR測定を可能にすることを目指している。並行して、共鳴線のシフトや強度、線幅の温度変化について理論解析をすすめている。当該年度は、希釈冷凍機の冷媒（3He-4He混合ガス）の漏れが発生したために、その対応を行うことを優先して超低温での測定がストップした。そこで、希釈冷凍機ミリ波ESR装置を高感度化するために海外の共同研究者とともに、ヘテロダイン検波方式のミリ波ESR測定システムのセットアップを開始した。すべての導波管を入れ替える必要があったが、作業は8割程度完了した。当初目的の対象化合物CuPzNについて、神戸大学と共同で、室温から極低温までの詳細な測定を行い、これまでに得られていたESRスペクトルの高温での温度変化について定量的データを得た。また、ほかの候補物質を探索するために関連低次元物質の磁気共鳴測定を液体4He領域で行った。分担者による理論研究においては、昨年度よりさらに発展して、低温における量子スピン鎖モデルを舞台とした量子臨界現象やダイナミクスに関する研究をすすめた。隠れたスピンネマティック液体状態や量子臨界相の対称性による保護に関する知見を得た。

The purpose of this study is to determine the high frequency electron resonance (ESR) of S=1/2 one-dimensional antiferromagnets (quantum locks) in the ultra-low temperature region due to the presence of quantum critical oscillations. In this study, it is necessary to control the angle of the anisotropic principal axis and the external magnetic field, and it is possible to accurately control the angle of the crystal and the high frequency ESR measurement. Parallel, resonance line, intensity, amplitude and temperature variation are analyzed theoretically. During the year, the leakage of Freon (3He-4He mixture) in refrigerator was found, and the priority was given to the determination of ultra-low temperature. The high sensitivity of the refrigerator ESR device has been initiated by overseas co-researchers. It is necessary for the waveguide to be replaced, and the operation is completed. The target compound CuPzN was measured in detail at room temperature and extremely low temperature by Kobe University. The ESR was measured in detail at high temperature. Magnetic resonance measurement of low dimensional substances in liquid 4He domain Share the research on quantum critical phenomena The quantum critical phase and the symmetry of the quantum critical phase

项目成果

Gapless symmetry-protected topological phase and symmetry-protected critical phase

无间隙对称保护拓扑相和对称保护临界相

• 发表时间: 2023
• 作者: Furuya Shunsuke C.;Sato Masahiro;古谷 峻介;Shunsuke C. Furuya
• 通讯作者: Shunsuke C. Furuya

核磁気共鳴からみたzigzag鎖反強磁性体Cd2Cu2(PO4)2SO4・5H2Oの基底状態

核磁共振观察锯齿链反铁磁体 Cd2Cu2(PO4)2SO4·5H2O 的基态

• 发表时间: 2022
• 作者: 丸山薫;廣澤康平;林哉汰;藤原理賀;石川裕也;藤井裕
• 通讯作者: 藤井裕

NMR Study of Single Crystal of Spin-1/2 One-Dimensional Antiferromagnet D-F5PNN in Critical Magnetic Field Region

自旋1/2一维反铁磁体D-F5PNN单晶临界磁场区核磁共振研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Yutaka Fujii;Tomoki Oida;Yusuke Takahashi;Yuya Ishikawa;Konami Izumi;Naoko Sakai;Kunio Taguma
• 通讯作者: Kunio Taguma

低次元反強磁性体Ca2Cu(OH)4[B(OH)4]2の高周波ESR

低维反铁磁体Ca2Cu(OH)4[B(OH)4]2的高频ESR

• 发表时间: 2022
• 作者: 林哉汰;廣澤康平;奥谷顕;高橋佑輔;石川裕也;浅野貴行;山本孟;木村宏之;坂倉輝俊;野田幸男;藤井裕;光藤誠太郎
• 通讯作者: 光藤誠太郎

核磁気共鳴からみたzigzag鎖反強磁性体Cd2Cu2(PO4)SO4・5H2Oの基底状態

核磁共振观察锯齿链反铁磁体 Cd2Cu2(PO4)SO4·5H2O 的基态

• 发表时间: 2022
• 作者: 丸山薫;廣澤康平;林哉汰;藤原理賀;石川裕也;藤井裕
• 通讯作者: 藤井裕