高感度化した極低温磁化測定装置による低次元量子スピン系の基底状態の研究

利用高灵敏低温磁化测量设备研究低维量子自旋系统基态

• 批准号: 16J01784
• 负责人: 河野 洋平
• 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: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J01784/
• 关键词: 臨界指数の普遍性; 極低温磁化測定; 低次元量子スピン系; 低温物性; 磁性

本年度は主にフェルダジルラジカル系擬一次元磁性体3-I-Vと3-Cl-4-F-Vについて，新たな測定手法や高感度化した極低温磁化測定装置を用い，飽和磁場近傍の量子臨界性について研究をおこなった．(1)極低温磁気熱量効果測定による3-I-Vの量子臨界性の再検証前年度までに磁化，比熱測定を用いて3-I-Vの飽和磁場近傍の三次元秩序相境界を決定していたが，両者には転移温度の定義の違いによるずれがあった．そこで磁場温度相境界を直接観測できる強力な手法である磁気熱量効果測定を行うことで妥当な相境界を検証した．本測定には微小単結晶試料を感度よく測定できるように測定用セルを自作して用いた．その結果，全測定法でほぼ完全に一致した相境界を定義づけることに成功し，1 K以下の広い範囲で磁場に線形な振る舞いをしていることが分かった．この振る舞いは関連する理論との比較から，強磁性鎖をベースとした S = 1/2 スピン梯子鎖に特有の臨界性を反映している可能性が高く，臨界指数の普遍性の観点から重要な成果である．(2)極低温磁化・比熱測定による3-Cl-4-F-Vの量子臨界性の研究3-Cl-4-F-Vは3-I-Vと類似した相互作用パラメータを持つが，先行研究では3-I-Vと異なり温度軸方向に二段階の相転移を伴う磁気相図が得られていた．しかしながら，飽和磁場近傍は十分に測定が行われておらず，二つの相転移境界の範囲やその量子臨界性について検証するため，より詳細に極低温磁化，比熱測定をおこなった．その結果，飽和磁場近傍の二段階の相転移が消失する磁場に関して0.05 Tの精度で決定することができた．その結果，この磁場よりも高磁場側の低温相のみになった領域で，相境界が3-I-Vと同様の磁場に線形な振る舞いをすることが分かった．これは前述したこれら物質群の臨界指数の普遍性を補強する意味で重要な成果である．

This year, the main purpose of this study is to study the quantum criticality near saturation magnetic field, which is a new measurement method for quasi-primary magnetic 3-I-V and 3-Cl-4-F-V. (1)The determination of the quantum criticality of 3-I-V in the ultra-low temperature magnetic field and the determination of the magnetization and specific heat are based on the determination of the three-dimensional order phase boundary near the saturated magnetic field of 3-I-V. Direct measurement of magnetic field temperature phase boundary by strong method, measurement of magnetic heat effect, and verification of phase boundary. This measurement is for small crystals. The results of the full measurement method are completely consistent with the definition of the phase boundary. A comparison of the theory of relatedness between the two systems shows that the possibility of reflecting the criticality of ferromagnetic locks is high, and the universality of the criticality index is important. (2)A Study on Quantum Criticality of 3-Cl-4-F-V for Measurement of Magnetization and Specific Heat at Extremely Low Temperature. The saturation magnetic field is measured in the vicinity of the zero point, and the phase shift boundary is measured in the quantum criticality. As a result, the phase shift of two steps near the saturation magnetic field disappears, and the accuracy of the magnetic field is determined by 0.05 T. As a result, the magnetic field of this phase is divided into two parts: the low temperature phase and the low temperature phase. The universality of the critical index of the aforementioned group of substances means that important results are achieved.

项目成果

スピン1/2有機フェロレッグラダー3-I-Vの磁場誘起量子臨界現象

自旋 1/2 有机铁腿梯子 3-I-V 中磁场诱导的量子临界现象

• 发表时间: 2016
• 作者: 河野洋平;山口博則;細越裕子;榊原俊郎
• 通讯作者: 榊原俊郎

スピン1/2有機フェロレッグラダー3-Cl-4-F-Vの量子臨界性

自旋 1/2 有机铁腿梯子 3-Cl-4-F-V 的量子临界性

• 发表时间: 2018
• 作者: Y. Kono;H. Yamaguchi;Y. Hosokoshi;and T. Sakakibara;川上恵理;Naritaka Oshita;河野洋平，山口博則，細越裕子，榊原俊郎
• 通讯作者: 河野洋平，山口博則，細越裕子，榊原俊郎

強磁性鎖ベースの梯子鎖を有するフェルダジルラジカル系有機磁性体における量子臨界現象

具有铁磁链梯链的阿鲁达唑基有机磁性材料的量子临界现象

Quasi-one-dimensional Bose-Einstein condensation in the spin-1/2 ferromagnetic-leg ladder 3-I-V

• DOI: 10.1103/physrevb.97.100406
• 发表时间: 2018-03-29
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Kono, Y.;Kittaka, S.;Sakakibara, T.
• 通讯作者: Sakakibara, T.

スピン1/2有機フェロレッグラダー物質の磁気熱量効果測定

自旋1/2有机铁腿梯材料的磁热效应测量

• 发表时间: 2017
• 作者: Y. Kono;H. Yamaguchi;Y. Hosokoshi;and T. Sakakibara;川上恵理;Naritaka Oshita;河野洋平，山口博則，細越裕子，榊原俊郎;川上恵理;河野洋平，橘高俊一郎，山口博則，細越裕子，榊原俊郎
• 通讯作者: 河野洋平，橘高俊一郎，山口博則，細越裕子，榊原俊郎