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

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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。