スピン・ギャップを有する低次元量子スピン系における反強磁性長距離秩序と新物質探索

具有自旋间隙的低维量子自旋系统中的反铁磁长程有序及新材料的探索

• 批准号: 12046223
• 负责人: 益田 隆嗣
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12046223/
• 关键词: スピン・パイエルス系; 反強磁性状態; フラストレーション; 圧力効果; 不純物効果; 磁化率測定; X線回折

スピン・パイエルス物質CuGeO_3に不純物を置換することによりスピン・パイエルス(SP)相が抑制されるとともに反強磁性相が誘起されることが知られている。また、さらに高濃度に不純物を置換することによりSP相は消失することも知られている。そこで、私はSP相が消失した高濃度に置換された試料における圧力効果の研究を行った。磁化率測定を行った結果、圧力印加により通常の反強磁性体からスピン・ギャップを有する系へと変化していることが明らかとなった。そこで、このスピン・ギャップを有する相が、格子歪みを伴うSP相であることを明らかにするために、低温高圧下における放射光X線回折実験を行った。大気圧下においては、過去に報告されている通り、不純物によりSP相は消失し超格子ピークは観測されなかった。ところが、1GPaにおいて格子二量体化に伴う超格子ピークが観測された。磁化率で、何らかのスピン・ギャップを伴う相転移が圧力により誘起された結果とあわせて考えると、不純物により消失したSP相が圧力により誘起されることが明らかとなった。磁化率測定から、鎖内最近接スピン相互作用(J_1)と次近接スピン相互作用(J_2)のフラストレーション(α)が増大することが知られてい乱また中性子散乱から鎖間相互作用(J')の増大が報告されている。鎖間相互作用J'の増大は、SP相を不安定化し、反強磁性相を安定化させる。しかし、実験結果から、圧力印加によりSP相が復活していることから、スピン相互作用のフラストレーションαの増大がSP相を安定化させると考えないと実験結果は説明できない。この系においてはJ'とαの競合が生じており、大気圧下においては前者の効果が主となり反強磁性状態が実現しているのにたいし、圧力下においては後者の効果が主となり、SP相が実現されていると考えられる。本研究により、次近接相互作用と最近接相互作用との競合が存在するスピン・パイエルス系の物理の理解が深まった。

CuGeO_3 is an impurity. It can be replaced by an antiferromagnetic phase. High concentrations of impurities are replaced by high concentrations of impurities. The study on the effect of high concentration replacement of SP phase on high pressure was carried out. The magnetic susceptibility measurement results show that the magnetic susceptibility of a common antiferromagnetic material is higher than that of a common antiferromagnetic material. The radiation X-ray reflection process is carried out under low temperature and high pressure. Under high pressure, the past report is transmitted, the impurity is transmitted, the SP phase is transmitted, and the super lattice is transmitted. 1GPa lattice binarization accompanied by hyperlattice Magnetic susceptibility, phase shift, pressure induction, impurity disappearance, pressure induction Susceptibility measurements show that the increase in the nearest contact interaction (J_1) and the next closest contact interaction (J_2) is due to the increase in the number of particles in the chain and the increase in the number of particles in the chain and the increase in the number of particles in the chain. Interlocking interaction increases, SP phase becomes unstable, and antiferromagnetic phase becomes stable. The results show that the SP phase is stabilized by the increase of the SP phase α due to the interaction between the SP phase and the SP phase. In this system, the competition and competition between J'and α occur. Under high pressure, the former's effect is dominant and the antiferromagnetic state is realized. Under pressure, the latter's effect is dominant and the SP phase is realized. This study provides a deeper understanding of the physics of the system, including the existence of sub-proximity interactions, nearest-proximity interactions, and co-opetition.

项目成果

T.Masuda: "Pressure effect of spin-Pejeris material CuGeO_3"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 226-230. 425-426 (2001)

T.Masuda：“自旋Pejeris材料CuGeO_3的压力效应”磁性与磁性材料杂志。

益田隆嗣: "擬一次元スピン・ギャップ系における不純物誘起反強磁性相"物性研究. 76. 469-490 (2001)

Takashi Masuda：“准一维自旋间隙系统中的杂质引起的反铁磁相”物理研究 76. 469-490 (2001)。

T.Masuda: "Temperature vs concentration phase diagram of Mg-and Si-doped CuGeO_3"Physica B. 284. 1637-1638 (2000)

T.Masuda：“Mg-和Si-掺杂的CuGeO_3的温度与浓度相图”Physica B. 284. 1637-1638 (2000)

益田 隆嗣: "ハルデン物質SrNi_2V_2O_8の磁性"日本物理学会講演概要集. 56-2. 360-360 (2001)

Takashi Masuda：“Halden 材料 SrNi_2V_2O_8 的磁性”日本物理学会摘要 56-2（2001 年）。

T.Masuda: "Pressure effect of spin-Peierls material CuGeO_3"Journal of Magnetic Materials and Magnetism. (In press).

T.Masuda：“自旋 Peierls 材料 CuGeO_3 的压力效应”磁性材料与磁性杂志。