Experimental verification of replica-symmetry-breaking in real spin glasses

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本課題では、現実のスピングラス(SG)物質におけるレプリカ対称性の破れ(RSB)の有無を、スピン配列の重なり分布関数P(q)を観測することで検証することを目的としており、P(q)の観測方法としては、(I)磁気応答測定による間接的な観測(研究代表者:田畑が担当)と、(II)スピン偏極STMによる直接観測(分担者:黒川が担当)を目指している。2021年度に得た結果は以下の通り。 (I)に関しては、長距離のRKKY相互作用が働くイジングSG物質Dy(Ru,Co)2Si2及びハイゼンベルグSG物質であるAu(Mn), Cu(Mn)について、これまでに多くのSG物質で行われてきた等温エイジング実験ではなく、冷却中のSGドメイン成長を観測する冷却エイジング実験を行い、異なる温度におけるSG状態間の重なりについて調べた。その結果、イジング、ハイゼンベルグに関わらず、異なる温度のSG状態のスピン配列が異なっていることが明確に見出された。これは微小な温度変化によって安定なSG状態が完全に変化する「温度カオス」の存在を強く示唆しており、降温と共に新しい安定状態が階層的に出現する RSB SGが実現していることを強く示している。さらに、P(q)の間接測定のための磁気ノイズ測定システムの低ノイズ化を進めた。 (II)に関しては、2020年度に予定していた低温環境におけるスピン偏極STMの装置整備を2021年度に繰越して行ない、Dy(Ru,Co)2Si2のスピン偏極STM測定を目的の液体ヘリウム温度近傍で行った。Dy層と考えられる面でのスピン偏極像が得られたが、試料ホルダーの直接温度測定や温度制御が不十分であり(これらはコロナ禍の影響で整備が遅れた点であり、2022年度に繰越して整備した)、実際にSG状態のスピン配列を観測していると断定するには至らなかった。