遷移金属化合物におけるスピン－軌道相関と量子揺らぎに関する研究

过渡金属化合物自旋轨道相关性与量子涨落研究

• 批准号: 15J08412
• 负责人: 松浦 慧介
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J08412/
• 关键词: 強相関電子系; 軌道自由度; 固体内素励起; 格子回転効果; 量子臨界点; X線非弾性散乱; 中性子非弾性散乱; 超音波測定; スピン・軌道相互作用; 量子液体

強相関電子系では、電荷・スピン・軌道・格子といった固体内自由度を制御することによって、電気・磁気・弾性・熱といった固体の応答を制御する。本研究では、特に強相関電子系におけるスピン自由度と軌道自由度の結合したゆらぎを検出し、それを活かした巨大な物性応答を創出することを目標とした。まず、スピネル型酸化物MnV2O4では、J-PARCにおいて中性子非弾性散乱を用いて、従来スピン波と考えられてきた22 meV付近の磁気散乱がスピン軌道混成励起である可能性を提案し、その微視的なモデルを提唱した。また、温度変化を詳細に調べることで、その提案を裏付ける実験的な根拠を得た。さらに、SPring-8のBL43LXUにおいてMnV2O4のX線非弾性散乱実験を行い、MnV2O4のフォノンモードの同定に成功した。中性子非弾性散乱で観測された22 meVの励起の分散関係や散乱強度をモデル計算と比較したところ、フォノンではないことがわかった。以上から、スピン自由度と軌道自由度が結合した固体内素励起の存在を実験的に初めて明らかにした。次に、CoNb2O6における量子臨界点近傍での弾性定数のソフト化の起源を調べた。その起源は、横波超音波に含まれる格子回転の寄与によることを実験的に明らかにした。その大きさは、従来のf電子系の物質と比べて、はるかに大きな効果であった。立方対称場のCo2+イオンの電子状態を仮定して、格子回転を含んだハミルトニアンを理論的に導出し、スピン軌道相互作用によるスピン軌道混成効果と量子ゆらぎが結合して現れるのではないかと結論づけた。以上のように、スピンと軌道の自由度が相関した新規な固体内素励起を発見した。また、スピンと軌道の量子ゆらぎに起因して、格子回転と呼ばれる横波音波の非対称な応答が巨大化することを発見した。

Strongly correlated electron systems control the degree of freedom in solids, such as charge, orbit, lattice, electron, electron, magnetic, electron, electron, electron In this paper, we study the combination of orbital freedom and strong correlation electron system. The possibility of magnetic scattering near the 22 meV near the Weishi app is proposed. For example, the temperature change is regulated in detail, and the proposal is paid in detail. In addition, SPring-8 and BL43LXU successfully mixed MnV2O4 X-ray non-dispersive dispersion, MnV2O4 X-ray dispersion. Neutral particles are scattered, measured, excited, scattered, calculated, and compared to each other. The above two degrees of freedom are combined to form a solid state with intrinsic excitation. Second, CoNb2O6 quantum critical point near the origin of the property of the fixed number of soft tuning. The origin of transverse wave ultrasound includes lattice echo and light echo. The effect of the material in the f electron system can be seen in the comparison between the material and the electron system. The electronic state of the cubic symmetry field Co2+ is determined, and the lattice inversion is included in the theoretical derivation, the orbital interaction, and the orbital hybrid effect. The above mentioned problems are closely related to the degree of freedom of the orbit. The origin of the quantum waves in the orbit, the lattice echoes, and the non-symmetry of the transverse waves are all discovered.

项目成果

擬1次元イジングスピン系CoNb2O6におけるスピン・軌道混成と弾性応答

准一维伊辛自旋体系CoNb2O6中的自旋轨道杂化和弹性响应

• 发表时间: 2016
• 作者: 松浦慧介;P. T. Cong;S. Zherlitsn;J. Wosnitza;有馬 孝尚
• 通讯作者: 有馬 孝尚

ドレスデン強磁場研究所(ドイツ)

德累斯顿强磁场研究所（德国）

Large lattice rotational effect near quantum critical point in a transverse field Ising magnet CoNb2O6

横向场 Ising 磁体 CoNb2O6 中量子临界点附近的大晶格旋转效应

• 发表时间: 2017
• 作者: 松浦慧介;Keisuke Matsuura
• 通讯作者: Keisuke Matsuura

Magnetic excitations in the orbital disordered phase of MnV2O4

MnV2O4 轨道无序相的磁激发

• DOI: 10.1016/j.physb.2017.09.085
• 发表时间: 2017
• 期刊: Physica B: Condensed Matter
• 作者: Matsuura Keisuke;Sagayama Hajime;Uehara Amane;Nii Yoichi;Kajimoto Ryoichi;Kamazawa Kazuya;Ikeuchi Kazuhiko;Ji Sungdae;Abe Nobuyuki;Arima Taka-hisa
• 通讯作者: Arima Taka-hisa

Ultrasound Investigation of One Dimensional Zigzag Antiferromagnet MnNb2O6

一维之字形反铁磁体MnNb2O6的超声研究

• 发表时间: 2016
• 作者: K. Matsuura;P. T. Cong;S. Zherlitsyn;J. Wosnitza;N. D. Khanh;T. Arima
• 通讯作者: T. Arima