多体交換が生むギャップレス・スピン液体の研究

多体交换产生无间隙自旋液体的研究

• 批准号: 11J10170
• 负责人: 佐藤 大輔
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J10170/
• 关键词: 量子スピン液体; ヘリウム3; 2次元系; 2次元; 気液相転移

核スピン1/2を持つ^3He単原子膜が形成するグラファイト上吸着第2層の4/7整合相は、強い磁気フラストレーションによってギャップレスの量子スピン液体状態となることが知られている。この系の低温極限における性質の探索はこれまで幾度も行われてきたが、帯磁率測定が交換相互作用Jに対してT/J～1/300まで行われているのに対し、比熱測定はT/J～0.18までの測定に限られていた。私はこの低温極限におけるギャップレス・スピン液体の比熱の振る舞いを調べるために、4/7整合相におけるJが下地として吸着させる原子/分子の種類を変化させることで大きく変更できることに着目し、最も大きいJ～3.0mKを持つHD(重水素化水素)2層上の4/7整合相を用いることで、これまでで最も相対温度T/Jの低い温度域に至る熱容量測定を試みた。その結果、T/J=0.13というこれまでで最も低温までの熱容量測定に成功した。T/J<0.6での比熱は非常によく温度に比例しており、これは、スピノンのフェルミ面形成モデルなどの低温極限での比熱が温度に比例するモデルがこのギャップレス・スピン液体のスピン励起を記述する上で有効であることを示している。また、過去の^3Heおよび^4He上4/7整合相の比熱がT/J～0.6および4あたりにダブルピークを持つ温度依存性を示していたのに対し、本研究で得られたHD2層上での結果は同じ温度領域で緩やかなシングルピークを示す。この比熱構造は固体^3Heに働く多体交換相互作用の高次の項の競合具合によって大きく変化することが知られており、本研究でも面密度の変化によって競合の度合いが大きく変化したことによるものと推測される。ただし、このような高次交換の競合の変化は、低温極限での励起に対してはほとんど影響を与えないことも確認された。

The nuclear phase 1/2 is supported by the atomic film of 3He, and the 4/7 integrated phase of the second layer is supported by the strong magnetic field. The low temperature limit of the system was investigated. The magnetic susceptibility was measured. The exchange interaction J was measured at T/J~1/300. The specific heat was measured at T/J~0.18. The specific heat of the liquid is regulated by the low temperature limit, and the 4/7 integrated phase is regulated by the high temperature limit, and the 4/7 integrated phase is regulated by the high temperature limit, and the 4/7 integrated phase is regulated by the high temperature limit. This is the most relevant temperature T/J and the lowest temperature range to determine the heat capacity. T/J=0.13, T/J=0.13. T/J<0.6 The specific heat is proportional to the temperature at which the liquid is excited. In the past, the specific heat of the 4/7 integration phase was T/J~0.6. In this study, the results of the HD2 integration phase were shown in the same temperature domain. The structure of this paper is based on the assumption that the interaction of solid ^3He with higher order terms will occur. The high order exchange of heat and oxygen is the most important factor affecting the stability of the system.

项目成果

2次元ヘリウム3のギャップレス・スピン液体状態の熱容量測定

二维He-3无间隙自旋液态热容的测量

• 发表时间: 2013
• 作者: 久保田雄也;戸田亮;佐藤大輔;松井朋裕;福山寛
• 通讯作者: 福山寛

2次元ヘリウム3のギャップレス・スピン液体状態の熱容量測定II

二维氦3无间隙自旋液态热容测量II

• 发表时间: 2013
• 作者: 鎌田雅博;佐藤大輔;松井朋裕;福山寛
• 通讯作者: 福山寛

Spin-spin Relaxation Time Measuements of 2D ^3He on Graphite

石墨上 2D ^3He 自旋-自旋弛豫时间测量

• 发表时间: 2011
• 作者: D.Sato;K.Naruse;T.Matsui;H.Fukuyama
• 通讯作者: H.Fukuyama

Spin-spin Relaxation Time Measurements of 2D ^3He on Graphite

石墨上 2D ^3He 自旋-自旋弛豫时间测量

• 期刊: Journal of Physics : Conference Series
• 作者: D.Sato;K.Naruse;T.Matsui;H.Fukuyama
• 通讯作者: H.Fukuyama

2次元におけるヘリウム3の自己凝縮現象

氦3的二维自凝聚现象

• 发表时间: 2012
• 作者: 佐藤大輔;成瀬公暁;松井朋裕;福山寛
• 通讯作者: 福山寛