The search for novel quantum phases based on the high-rank multipolar freedom

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本研究は、通常の磁性を担うスピンよりも高次の自由度を持つ多極子が織りなす量子相に注目している。このような相は、一般的に検出が困難であることが知られており理論的な立場から新規手法を提案することは極めて意義深い。本年度は、希土類パイロクロア化合物で発言が期待される多極子量子スピン液体相を磁歪を用いて検出可能であることを示したことが主要な成果である。パイロクロア格子は典型的な幾何学的フラストレーションを持つ格子で、スピン液体の文脈で盛んに研究が行われてきた。さらに局在モーメントが多極子の場合、相互作用パラメータに応じて多極子秩序相とスピン液体相が発現することが知られている。どちらの相も、電場や磁場といった簡便な外場に対する応答からその存在を検出することが難しい点が特徴としてあげられる。そこで、私は磁場に対する格子の歪みが新たな検出プローブとして機能する可能性について指摘し、実際スピン液体相においてのみ特異なふるまいを見せることを明らかにした。また、この手法を応用し、別のパイロクロア化合物において予言されている2種類のスピン液体相もまた磁歪によって区別が可能であることを示した。後者の問題に関してはこれまで未解決であったため、非常に意義深い結果になったと考えている。以上の成果は論文として掲載済みである。当該研究は、研究実施計画において示した内容に合致しておりさらに追加での進捗を得ることができたと考えている。