極低温交流帯磁率測定で探るランダム性が誘起する量子スピン液体のダイナミクス

通过低温交流磁化率测量探索随机性引起的量子自旋液体的动力学

• 批准号: 19K21034
• 负责人: 河野 洋平
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-08-24 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K21034/
• 关键词: 交流帯磁率測定; 有機磁性体; 低次元量子スピン系; 極低温物性; 磁性; 量子スピン液体; ランダムネス; 交流帯磁率

本年度は主に量子スピン系物質の測定に堪える感度を目標に、極低温交流帯磁率測定装置の構築を行った。また、それに並行して、本研究の目的であるランダムシングレット状態の候補物質[Zn(hfac)2](o-Py-V-p-Cl)と同系統の物質において、極低温での熱力学測定を行い、その性質を明らかにした。（１）極低温交流帯磁率測定装置の構築最終目標である希釈冷凍機での構築の前段階として、ヘリウム３冷凍機上での交流帯磁率測定装置の構築を行った。完成した装置の評価のため、量子スピン系物質である3-Cl-4-F-Vを用いてゼロ磁場での相転移の観測を行った。その結果、先行研究の転移温度に対応する異常を観測することに成功し、量子スピン系物質に用いることのできる測定感度を有することを実証した。今後はより信号の小さな上記候補物質[Zn(hfac)2](o-Py-V-p-Cl)の測定が可能となるよう、補償回路の見直しや希釈冷凍機での構築を行う予定である。（２）スピン1/2ハニカム様格子系[Zn(hfac)2](4-Cl-o-Py-V)の極低温物性測定[Zn(hfac)2](4-Cl-o-Py-V)は上記ランダムシングレット状態の候補物質から派生した物質である。第一原理分子軌道計算からは主要な磁気的相互作用は類似したものになっているが、その符号や大きさが異なることが予想され、比較対照物質としての意義がある。今回は本物質の極低温磁化、比熱測定を行い、2 K以下の磁気相図を明らかにした。ここから予想される基底状態の候補としてはストライプ強磁性状態が挙げられ、本物質がハニカム格子系として新たな相互作用パラメータ領域を開拓したことを示唆する重要な結果である。

This year, the construction of a device for measuring the sensitivity of a main substance and the magnetic conductivity of an extremely low temperature substance was carried out. The purpose of this study is to determine the thermodynamic properties of [Zn(hfac)2](o-Py-V-p-Cl), a candidate substance in the same system, at very low temperatures. (1) Construction of an apparatus for measuring the magnetic susceptibility of an ultra-low temperature AC magnetic field The ultimate objective is to construct an apparatus for measuring the magnetic susceptibility of an AC magnetic field on a refrigerator. Complete the evaluation of the device, quantum chemistry, and measurement of phase shift in the 3-Cl-4-F-V magnetic field. The results of previous studies showed that the temperature of the sample was abnormal, and the sensitivity of the sample was stable. In the future, the measurement of candidate substance [Zn(hfac)2](o-Py-V-p-Cl), the detection of compensation circuit and the construction of refrigerator are recorded. (2) Measurement of extremely low temperature physical properties of the SPIN 1/2 HONIKAMUM lattice system [Zn(hfac)2](4-Cl-o-Py-V)[Zn(hfac)2](4-Cl-o-Py-V) is a substance derived from the candidate substance in the above-mentioned state. First Principles Molecular Orbital Calculation: The interaction of the main magnetic particles is similar to that of the corresponding substances. In this paper, the extremely low temperature magnetization and specific heat measurement of this substance are carried out, and the magnetic phase below 2 K is clearly defined. The candidate for the substrate state is the ferromagnetic state, and the material is the lattice system. The interaction field is the important result.

项目成果

スピン1/2ハニカム様格子系[Zn(hfac)2](4-Cl-o-Py-V)の極低温物性

自旋1/2蜂窝状晶格体系[Zn(hfac)2](4-Cl-o-Py-V)的低温特性

• 发表时间: 2019
• 作者: Hao Yu;Sosuke Kondo;Ryuta Kasada;Naoko H. Oono;Shigenari Hayashi;Shigeharu Ukai;河野洋平，上本菜央，山口博則，細越裕子，榊原俊郎
• 通讯作者: 河野洋平，上本菜央，山口博則，細越裕子，榊原俊郎