空間構造をもつモデル磁性体の量子効果と相転移

低次元系おいて顕著に現れる量子スピン効果や相互作用の競合によるフラストレーション効果を実験的に究明するためには、理想に近いモデル物質を創出する必要がある。本研究においては金属錯体分子集合体を用いて理想的な低次元スピン系を実現し、多様な実験手段を駆使して量子効果と相転移に関する理論的予言を検証し、逆に、従来の枠組みでは理解出来ない新規な異常現象を発見して、理論的研究にインパクトを与えることをめざす。本年度補助金によって物質作製が可能になったので、多種多様な量子スピン一次元系のモデル物質を数多く合成した。代表的にはS=1/2 Heisenberg反強磁性鎖、S=l/2交替結合鎖、S=1/2梯子鎖、S=l Heisenberg反強磁性鎖、S=l/2とS=1からなる交互スピン反強磁性鎖等を合成し、強磁場強磁化測定、強磁場磁気共鳴実験を実施した。これらの系において、系を特徴づける特異な磁場中挙動とくに量子スピン効果を反映したスピンギャップの存在と特微的な磁化過程を明らかにした。合わせて特定領域研究斑員を含む合成化学者から試料の提供を受けるなど緊密な連携をとりながら物性測定を開始し、一部予備的な結果を得ている。具体的には、大川(九大)、岩村(九大)、松本(熊大)、山下(名大)、細越(分子研)、向井(愛媛大)等の協力を受けて、集積型金属錯体、遷移金属有機分子複体、有機ラジカル磁性体を対象にして強磁場磁化測定、強磁場磁気共鳴実験を実施した。次年度にはこれらの成果を基にして微視的に量子スピン効果を実験的に究明し、相転移現象の新しい概念を構築することをめざして、磁気共鳴、中性子回折、uSR、強磁場磁化測定等による広範な実験研究を行う。

低次元系おいて顕著に現れる量子スピン効果や相互作用の競合によるフラストレーション効果を実験的に究明するためには、理想に近いモデル物質を創出する必要がある。本研究においては金属錯体分子集合体を用いて理想的な低次元スピン系を実現し、多様な実験手段を駆使して量子効果と相転移に関する理論的予言を検証し、逆に、従来の枠組みでは理解出来ない新規な異常現象を発見して、理論的研究にインパクトを与えることをめざす。本年度補助金によって物質作製が可能になったので、多種多様な量子スピン一次元系のモデル物質を数多く合成した。代表的にはS=1/2 Heisenberg反強磁性鎖、S=l/2交替結合鎖、S=1/2梯子鎖、S=l Heisenberg反強磁性鎖、S=l/2とS=1からなる交互スピン反強磁性鎖等を合成し、強磁場強磁化測定、強磁場磁気共鳴実験を実施した。これらの系において、系を特徴づける特異な磁場中挙動とくに量子スピン効果を反映したスピンギャップの存在と特微的な磁化過程を明らかにした。合わせて特定領域研究斑員を含む合成化学者から試料の提供を受けるなど緊密な連携をとりながら物性測定を開始し、一部予備的な結果を得ている。具体的には、大川(九大)、岩村(九大)、松本(熊大)、山下(名大)、細越(分子研)、向井(愛媛大)等の協力を受けて、集積型金属錯体、遷移金属有機分子複体、有機ラジカル磁性体を対象にして強磁場磁化測定、強磁場磁気共鳴実験を実施した。次年度にはこれらの成果を基にして微視的に量子スピン効果を実験的に究明し、相転移現象の新しい概念を構築することをめざして、磁気共鳴、中性子回折、uSR、強磁場磁化測定等による広範な実験研究を行う。