Evaluation of anisotropic exchange interaction in one-dimensional quantum spin system by high-frequency ESR measurements

通过高频 ESR 测量评估一维量子自旋系统中的各向异性交换相互作用

• 批准号: 21K03465
• 负责人: 藤井 裕
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of Fukui
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03465/
• 关键词: 電子スピン共鳴; 一次元量子スピン系; 異方的交換相互作用; ミリ波

本研究の目的は、S=1/2一次元反強磁性体(量子スピン鎖)において、その量子臨界的振る舞いが現れる超低温域までの高周波電子スピン共鳴(ESR)測定から、鎖内および鎖間の異方的交換相互作用パラメータを評価することができるという新しい手法を提示することである。本研究では異方性主軸と外部磁場のなす角度を制御する必要があるので、小さな結晶で角度を精密に制御した高周波ESR測定を可能にすることを目指している。並行して、共鳴線のシフトや強度、線幅の温度変化について理論解析をすすめている。当該年度は、希釈冷凍機の冷媒（3He-4He混合ガス）の漏れが発生したために、その対応を行うことを優先して超低温での測定がストップした。そこで、希釈冷凍機ミリ波ESR装置を高感度化するために海外の共同研究者とともに、ヘテロダイン検波方式のミリ波ESR測定システムのセットアップを開始した。すべての導波管を入れ替える必要があったが、作業は8割程度完了した。当初目的の対象化合物CuPzNについて、神戸大学と共同で、室温から極低温までの詳細な測定を行い、これまでに得られていたESRスペクトルの高温での温度変化について定量的データを得た。また、ほかの候補物質を探索するために関連低次元物質の磁気共鳴測定を液体4He領域で行った。分担者による理論研究においては、昨年度よりさらに発展して、低温における量子スピン鎖モデルを舞台とした量子臨界現象やダイナミクスに関する研究をすすめた。隠れたスピンネマティック液体状態や量子臨界相の対称性による保護に関する知見を得た。

这项研究的目的是测量高频电子自旋（ESR）到s = 1/2-二维抗恒星磁间隙（量子自旋链）的超低温度到超低温度（ESR）测量到超低温度。在这项研究中，有必要控制外部磁场和外部磁场的角度，因此我们旨在实现高频ESR测量，以精确地用小晶体控制角度。同时，对共振线的线宽度的移位，强度和温度的理论分析是理论分析。在财政年度，超低温度下的测量通过优先考虑稀释冰箱（3HE-4HE混合气）的制冷剂（3HE-4HE混合气）的响应来停止。因此，为了改善稀释的冰柜毫米波ESR设备，我们开始使用与海外关节研究人员的杂氨酸检测系统毫米ESR测量系统。有必要替换所有波动管道，但是工作的完成约为80％。就原始目标化合物CUPZN而言，与科比大学合作，我们进行了从室温到极低温度的详细测量，并在迄今为止获得的ESR光谱的高温下获得了有关温度变化的定量数据。为了探索其他候选物质，在液体4HE区域进行了相关低维物质的磁共振测量。在共享人的理论研究中，我们促进了低温下低温量子自旋链模型中量子临界现象和动力学的研究。他获得了保护隐藏的大旋转液态状态和量子临界相的对称性的知识。

项目成果

Gapless symmetry-protected topological phase and symmetry-protected critical phase

无间隙对称保护拓扑相和对称保护临界相

• 发表时间: 2023
• 作者: Furuya Shunsuke C.;Sato Masahiro;古谷 峻介;Shunsuke C. Furuya
• 通讯作者: Shunsuke C. Furuya

核磁気共鳴からみたzigzag鎖反強磁性体Cd2Cu2(PO4)2SO4・5H2Oの基底状態

核磁共振观察锯齿链反铁磁体 Cd2Cu2(PO4)2SO4·5H2O 的基态

• 发表时间: 2022
• 作者: 丸山薫;廣澤康平;林哉汰;藤原理賀;石川裕也;藤井裕
• 通讯作者: 藤井裕

NMR Study of Single Crystal of Spin-1/2 One-Dimensional Antiferromagnet D-F5PNN in Critical Magnetic Field Region

自旋1/2一维反铁磁体D-F5PNN单晶临界磁场区核磁共振研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Yutaka Fujii;Tomoki Oida;Yusuke Takahashi;Yuya Ishikawa;Konami Izumi;Naoko Sakai;Kunio Taguma
• 通讯作者: Kunio Taguma

COMSOLシミュレーションを用いたD-band移相器の開発

使用 COMSOL 仿真开发 D 波段移相器

• 发表时间: 2021
• 作者: 石川裕也;藤井裕;林哉汰;廣澤康平;大矢健太;光藤誠太郎;丸山薫，廣澤康平，林哉汰，藤原理賀，石川裕也，藤井裕;廣澤康平，林哉汰，佐野巴則，高橋佑輔，浅野貴行，石川裕也，藤井裕，光藤誠太郎;高橋佑輔，丸山薫，仲川晃平，石川裕也，泉小波，酒井尚子，田熊邦郎，藤井裕;江原颯斗，I. P. Abdi. Karya，内山裕二，石川裕也，藤井裕，光藤誠太郎
• 通讯作者: 江原颯斗，I. P. Abdi. Karya，内山裕二，石川裕也，藤井裕，光藤誠太郎

核磁気共鳴からみたzigzag鎖反強磁性体Cd2Cu2(PO4)SO4・5H2Oの基底状態

核磁共振观察锯齿链反铁磁体 Cd2Cu2(PO4)SO4·5H2O 的基态

• 发表时间: 2022
• 作者: 丸山薫;廣澤康平;林哉汰;藤原理賀;石川裕也;藤井裕
• 通讯作者: 藤井裕