遷移金属化合物における量子スピン液体状態の単結晶を用いた実験的解明

使用单晶实验阐明过渡金属化合物中的量子自旋液态

• 批准号: 14F04026
• 负责人: 中辻 知
• 金额: $ 1.47万
• 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: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14F04026/
• 关键词: 遷移金属酸化物; スピン液体; トポロジカル量子相; イリジウム酸化物; スピン・軌道相互作用; 金属・絶縁体転移

強相関電子系におけるさまざまな新しいトポロジカル量子相の発現の舞台として、我々が開発したPr2Ir2O7を含むパイロクロア型イリジウム酸化物が近年注目を浴びている。この系は典型的トポロジカル絶縁体HgTeと同じ電子構造を持つ、強相関電子系では初めての半金属であることを、物性研究所の近藤猛准教授との角度分解光電子分光(ARPES)とUCSBの理論グループのBalents教授らのバンド計算を用いた直接観察から明らかにした（近藤、Balents,中辻et al Nature Communications (2015)）。さらに、Nd2Ir2O7の純良単結晶の合成を行い、その金属・絶縁体転移温度がNdとIrの比に著しく依存することを解明した。さらに純良単結晶を用いた実験から、磁場誘起の金属・絶縁体量子相転移を発見した。さらに、その純良単結晶を用いた研究からPr2Ir2O7とNd2Ir2O7はともに、この量子相転移近傍に位置する2次の波数分散を持つフェルミノード系であることを見出した。（Tian, 金道、Balents、中辻et al Nature Physics (2015)）特に、磁場を[100]にかけた場合のみ、巨大な磁気抵抗を伴って、絶縁体・半金属転移が起こることを見出した。このことは、Ndがall-in all-out状態から、2-in 2-out状態に変化することに伴い、近藤カップリングを通じてIrの電子状態がall-in all-out状態から強磁性状態に変化することで、絶縁体から半金属状態に転移することを強く示唆している。

The development of Pr2Ir2O7, a new type of quantum phase in strongly correlated electron systems, has attracted much attention in recent years. This system is characterized by typical electron structure, strong correlation electron system, semi-metal, angle resolution photoelectron spectroscopy (ARPES), and UCSB theory, direct observation and calculation (Kondo, Balents, Nakatsu et al Nature Communications, 2015). In addition, the synthesis of pure Nd2Ir2O7 crystals depends on the ratio of Nd 2 Ir 2 O 7 to Nd 2 O 7. In the past, pure crystals have been used to detect the quantum phase shift of metals and insulators induced by magnetic fields. In this paper, we study the application of pure crystals, such as Pr2Ir2 O7 and Nd2Ir2O7, and find out the second order wave number dispersion of quantum phase shift near the position. (Tian, Jin Dao, Balents, Nakatsu et al Nature Physics (2015)) Special, magnetic field, large magnetic resistance, insulator, semi-metallic shift, etc. The electronic state of Ir is changed from all-in all-out state to ferromagnetic state, and from insulator to semi-metallic state.

项目成果

Exotic topological semimetal states in pyrochlore iridates

烧绿石虹彩中的奇异拓扑半金属态

• 发表时间: 2015
• 作者: 冨田崇弘，鈴木慎太郎;Robert K¨uchler;Kamran Benia;Z. M. Tian;松本洋介;中辻知;Z. M. Tian
• 通讯作者: Z. M. Tian

"Anisotropic magnetism and magnetoresistance of Nd2Ir2O7 single crystal"

《Nd2Ir2O7单晶的磁各向异性和磁阻》

• 发表时间: 2014
• 作者: 冨田崇弘，鈴木慎太郎;Robert K¨uchler;Kamran Benia;Z. M. Tian;松本洋介;中辻知;S. Nakatsuji;T. Zhaoming
• 通讯作者: T. Zhaoming

High-Field Multi-Frequency ESR in the Rare-Earth Spinel Compound CdYb2S4

稀土尖晶石化合物 CdYb2S4 的高场多频 ESR

• DOI: 10.1007/s00723-015-0651-x
• 发表时间: 2015
• 期刊: Appl. Magn. Reson.
• 作者: D. Yoshizawa;T. Kida;S. Nakatsuji;K. Iritani;M. Halim;T. Takeuchi and M. Hagiwara
• 通讯作者: T. Takeuchi and M. Hagiwara

パイロクロア型イリジウム酸化物における低温下の熱膨張と熱電能測定

烧绿石型氧化铱的低温热膨胀和热电势测量

• 发表时间: 2015
• 作者: 冨田崇弘，鈴木慎太郎;Robert K¨uchler;Kamran Benia;Z. M. Tian;松本洋介;中辻知
• 通讯作者: 中辻知

Strong anisotropic magnetotransport in pyrochlore iridate Nd2Ir2O7 single crystal

烧绿石铱酸盐 Nd2Ir2O7 单晶的强各向异性磁输运

• 发表时间: 2015
• 作者: 冨田崇弘，鈴木慎太郎;Robert K¨uchler;Kamran Benia;Z. M. Tian;松本洋介;中辻知;Z. M. Tian;Z. M. Tian;Z. M. Tian
• 通讯作者: Z. M. Tian