Experimental verification of novel quantum liquid crystal states in spin dimer magnets

自旋二聚体磁体中新型量子液晶态的实验验证

基本信息

批准号：
20K03834
负责人：
菊池彦光
金额：
$ 2.83万
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：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

従来の磁性体では電子スピンに起因する双極子的な磁気モーメントが秩序することで巨視的な磁性が発生する。最近、四つあるいはそれ以上の極から校正される多重極モーメントに基づいた新しい状態(量子液晶状態)が生じる事が指摘され、従来磁性体には見られない性質が生じる可能性が期待されている。量子液晶研究は、基礎分野のみならず、将来の量子力学応用技術においても重要な最先端研究分野であり、今後ますます広い領域に広がっていくと考えられる。量子液晶状態の一つであるスピンネマティック状態がスピン対(スピンダイマー)から構成される磁性体において実現する理論的可能性が示されているが、実験的検証はなされていない。本研究は、S=1スピンダイマー化合物Cs3V2Cl9および関連化合物を用いてスピンネマティック状態実現の実験的確証を得ることである。本化合物がネマティック相に対応する現実物質であることがわかれば、磁性研究全体に与える影響は非常に大きく、創造性がある研究成果が得られることが期待される。本研究の独自性は、スピンネマティック状態という新規な状態を現実物質において見いだす点にある。特に、スピンダイマー系磁性体においてネマティック相を見いだした例は全くない。我々はCs3V2Cl9の比熱を測定し、2温度における転移を観測し、高温側の転移がネマティック転移である可能性を示した。研究方法として、Cs3V2Cl9の良質な単結晶を合成し、スピン間の交換相互作用を決定し、得られた良質結晶を用いて、磁化率、磁化、比熱、強磁場磁化といった基本物性、核磁気共鳴、超音波分光測定による微視的測定を行う。スピンダイマー系におけるネマティック相の理論研究において世界的な成果をあげている国内の理論グループとの情報交換を通して、スピンネマティック状態の解明を目指す。

在传统的磁性材料中，宏观磁性是由电子自旋引起的类偶极子磁矩的排序产生的。最近，有人指出，基于从四个或更多个极校准的多极矩，出现了一种新的状态（量子液晶状态），并且预计可能会出现以前在磁性材料中未见过的特性。量子液晶研究是一个前沿研究领域，不仅在基础领域而且对未来量子力学应用技术都具有重要意义，未来有望拓展到越来越广泛的领域。尽管在由自旋对（自旋二聚体）组成的磁性材料中实现自旋向列态（量子液晶态之一）的理论可能性尚未得到实验验证。本研究旨在利用S=1自旋二聚体化合物Cs3V2Cl9及相关化合物获得自旋向列态的实验确认。如果发现这种化合物是真正对应向列相的物质，将对整个磁学研究产生巨大影响，有望获得创造性的研究成果。这项研究的独特之处在于在真实材料中发现了一种新的自旋向列态。特别是，没有在基于自旋二聚体的磁性材料中发现向列相的例子。我们测量了Cs3V2Cl9的比热，观察了两个温度下的转变，结果表明高温侧的转变可能是向列相转变。作为研究方法，我们合成了高质量的Cs3V2Cl9单晶，测定了自旋之间的交换相互作用，并利用获得的高质量晶体来研究磁化率、磁化强度、比热、强磁场等基本物理性质磁化，并研究核磁共振，使用超声波光谱进行显微测量。我们的目标是通过与国内在自旋二聚体体系向列相理论研究方面取得世界一流成果的理论团体进行信息交流，阐明自旋向列相。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Magnetic Plateaux of the Frustrated Magnet, Pseudomalachite

受挫磁铁的磁性高原，伪孔雀石

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hikomitsu Kikuchi;Yutaka Fujii;Yuya Ishikawa;Akira Matsuo;Koichi Kindo;Utami Widyaiswariand Isao Watanabe
通讯作者：
Utami Widyaiswariand Isao Watanabe

スピンダイマー磁性体Cs3V2Cl9の相転移に対する非磁性不純物効果

非磁性杂质对自旋二聚体磁性材料Cs3V2Cl9相变的影响