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Theoretical study of spin and thermal transport near a phase transition in magnetic materials

磁性材料相变附近自旋和热传输的理论研究

基本信息

批准号：
21K03469
负责人：
青山和司
金额：
$ 2.16万
依托单位：
Osaka University
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 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

令和4年度の主な研究目的は、3次元古典スピン系おける磁気相転移が熱流・スピン流の輸送特性に与える影響を明らかにすることであった。相転移の臨界現象が磁気異方性のタイプによって固有の性質を示すことを念頭に、立方格子上の反強磁性XXZモデルに対し数値シミュレーションを行なった結果、熱伝導率は異方性の有無に依らず相転移温度で明確な異常を示さないが、スピン伝導率にその違いが顕著に現れることが明らかとなった。前者の熱伝導の結果は、過去の実験結果と整合的であり、今回用いた理論手法の有効性を示している。容易軸異方性がある場合にはスピン伝導率は相転移点で弱い異常を示すのみであるのに対し、等方系や容易面異方性がある場合には、温度低下に伴いスピン伝導率は相転移点に向かってべき的に発散することが明らかとなった。これは、スピン偏極に垂直な磁気揺らぎがスピン流の伝導に重要な役割を果たしていることを示唆している。さらに、等方的なHeisenberg系では、スピン伝導率は相転移温度を跨いだ低温側でも依然として発散的であることが数値計算、解析計算の結果から明らかとなった。今後、候補物質RbMnF3でスピン流測定が行われれば大変興味深い。これらの結果は、Phys. Rev. B誌に論文掲載された。カイラリティ起源の輸送現象の舞台として、ブリージングカゴメ格子J1-J3反強磁性体の研究にも取り組み、ゼロ磁場スカーミオン格子と呼べるトポロジカルカイラル秩序が等方的なHeisenberg系だけでなく磁気異方性がある場合にも安定に存在できることをモンテカルロシミュレーションを用いて明らかにした。さらに、低温カイラル相と高温常磁性相の間にカイラルドメイン相と呼べる中間相が実現することも明らかとなった。本結果は、J. Phys. Soc. Jpn. 誌にLetter論文として掲載された。

The main purpose of this study is to clarify the effects of magnetic phase shift on heat transfer and transport characteristics of three-dimensional classical systems. The critical phenomenon of phase shift is shown in the intrinsic properties of magnetic anisotropy, antiferromagnetism on cubic lattice, and the results of thermal conductivity anisotropy are shown in the presence or absence of phase shift temperature, and the intrinsic properties of thermal conductivity are shown in the absence of phase shift temperature. The heat transfer results of the former, the practical results and integration of the past, and the effectiveness of the theoretical methods used today demonstrate the effectiveness of the former. In case of easy axis anisotropy, the conductivity is opposite to the phase shift point, the weak anomaly is indicated, the isotropy is opposite to the easy surface anisotropy, the temperature is low, the conductivity is opposite to the phase shift point, the dispersion is indicated. The magnetic field is perpendicular to the polarization of the magnetic field. The magnetic field is perpendicular to the polarization of the magnetic field. The Heisenberg system is equal to the Heisenberg system. The conductivity is opposite to the phase shift temperature. The temperature is different from the low temperature side. The numerical calculation and analytical calculation result are different. In the future, the candidate substance RbMnF3 is of great interest in the measurement of flow. The results of this paper are published in Phys. Rev. B. The stage of transport phenomenon in the origin of ferromagnetism is studied in J1-J3 antiferromagnets. The composition, magnetic field, lattice and order of antiferromagnetism are studied in Heisenberg system. The magnetic anisotropy is stable. In the middle of the low temperature magnetic phase, the high temperature magnetic phase and the intermediate phase, the high temperature magnetic phase and the intermediate phase are formed. J. Phys. Soc. Jpn. The Letter was published.