量子スピン液晶相の探索と物性の解明

量子自旋液晶相的探索和物理性质的阐明

• 批准号: 24740225
• 负责人: 進藤 龍一
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-24740225/
• 关键词: 量子スピン液晶相; director波; 核磁気緩和率; 有機導体; 固体ヘリウム3の核磁性; 量子スピン液体相; 変分モンテカルロ法; large-N展開法

本年度(最終年度)は、正方格子上フラストレート強磁性体での中間結合領域に見出されているd-波的な量子スピン液晶状態の平均場理論を基にして、そこでの核磁気縦緩和率の低温での温度依存性を決定した。そこでは、ギャップレスのスピノンの個別励起が存在しないために、directorの揺らぎに対応するギャップレスのdirector波励起が、低温での核スピンの緩和に支配的な寄与をもたらす。ギャップレスの集団励起の核磁気緩和率への寄与として、直接過程とラマン過程が考えられる。通常の磁性体では、弱い磁気異方性の為に、直接過程はエネルギー的に禁制である。そこで、ラマン過程のみを考慮した。量子スピン液晶状態の平均場まわりからの揺らぎを系統的に取り込む方法としてlarge-N展開を採用すると、ラマン過程は、2-100pの寄与から取り込まれる。本研究では、動的スピンスピン相関関数の、2-loopの寄与の中でも特に、低温で支配的になる項の形を、director波の対称性を考慮して決定した。その表式に基づき、NMRの1/T1の低温での温度のべき乗則を評価し、1/T1～T^{2d-1}という結果を得た(ただしdは実効的な空間次元で、今は二次元以上を考えているのでd≧2)。このべき乗則は、強磁性体や反強磁性体での低温での1/Tlの温度のべき乗則(1/T1～T^{2d-3})と比べると、明瞭な違いがある。この違いは、スピン液晶相のdirector波が時間反転対称操作に対して偶であるのに対して、(反)強磁性体のスピン波が時間反転対称性に対して奇であることに起因する。この意味で、核磁気縦緩和率の低温での振舞いは、スピン液晶相を同定する有力な実験手法であると言える。また、X[Pd(dmit)2]2(X=EtMe3Sb)での低温相で実験的に見出されている1/T1～T^2の振舞いと整合していないことから、これらの有機系で、量子スピン液晶相が実現している場合には、少なくとも、ギャップレスのスピノンの個別励起などが存在していることが期待される。

今年（最后一年）基于在平方晶格上的中间耦合区域中发现的D-WAVE量子自旋液晶状态的平均场理论，在平方晶格上挫败了铁磁体，在低温下核磁纵向弛豫率的温度依赖性确定。在那里，由于没有对无间隙的旋子的单独激发，因此与导演波动相对应的无间隙导演的波动激发导致对低温下核自旋放松的主要贡献。直接和拉曼过程可以被视为对无间隙集体激发的核磁松弛率的贡献。在普通的磁体中，由于磁性弱各向异性，直接过程被通电。因此，仅考虑拉曼过程。当采用大N扩展作为系统地纳入量子自旋液晶状态平均场的系统波动的一种方法时，拉曼过程是从2-100p的贡献中获取的。在这项研究中，在动态自旋旋转相关函数的2循环的贡献中，在低温下占主导地位的术语的形式被确定了导演波的对称性。基于此方程，我们在NMR中评估了低温下的温度定律，并获得了1/T1至T^{2DD-1}的结果（其中D是有效的空间维度，我们现在正在考虑二维或更高的尺寸，因此D≧2）。与低温在低温下的铁磁和抗铁磁材料中，该功率定律显然不同于1/tl（1/t1至T^{2d-3}）的温度定律。这种差异是由于以下事实：自旋液晶相的主波与及时的对称性操纵不一致，而（抗）铁磁材料的自旋波则随着时间传动的对称性而奇怪。从这个意义上讲，可以说在低温下纵向核磁性弛豫率的行为是鉴定自旋液体晶体相的强大实验方法。此外，由于它与x [pd（dmit）2] 2（x = etme3sb）处的低温相中的1/t1至t^2的行为不符，因此在这些有机系统中实现了量子自旋液晶相，因此预计至少对无差异旋转的单独激发存在。

项目成果

A theory of quantum spin nematic phase in a frustrated quantum magnet

受挫量子磁体中的量子自旋向列相理论

• 发表时间: 2012
• 作者: 塩見秀明;津田宗一郎;鈴木宏明;四方哲也;進藤龍一
• 通讯作者: 進藤龍一

双極子相互作用のある強磁性結晶におけるトポロジカルスピン波端状態の理論

偶极相互作用铁磁晶体拓扑自旋波边缘态理论

• 发表时间: 2012
• 作者: 塩見秀明;津田宗一郎;鈴木宏明;四方哲也;進藤龍一;進藤龍一
• 通讯作者: 進藤龍一

トポロジカルスピン波端状態に対する数値解析

拓扑自旋波边缘态的数值分析

• 发表时间: 2012
• 作者: 塩見秀明;津田宗一郎;鈴木宏明;四方哲也;進藤龍一;進藤龍一;大江純一郎
• 通讯作者: 大江純一郎

Chiral spin-wave edge mode in a topological magnonic crystal

拓扑磁子晶体中的手性自旋波边缘模式

• 发表时间: 2012
• 作者: 塩見秀明;津田宗一郎;鈴木宏明;四方哲也;進藤龍一;進藤龍一;大江純一郎;進藤龍一
• 通讯作者: 進藤龍一