ハニカム格子多スピンリング交換模型における新奇な状態の発現機構

蜂窝晶格多自旋环交换模型中新态的表达机制

基本信息

批准号：
20K03770
负责人：
安田千寿
金额：
$ 2.16万
依托单位：
University of the Ryukyus
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

極低温で量子スピン液体状態が実現する固体ヘリウム３薄膜を記述する有効な模型と考えられるハニカム格子多スピンリング交換模型は、最近接交換相互作用と六体のリング交換相互作用からなる。昨年度までは、反強磁性的な最近接交換相互作用の領域の古典的基底状態の探索を行った。本年度は、強磁性状態が低磁場でも実現すると予想される強磁性的な最近接交換相互作用の領域の探索を行なった。実現する様々な古典的基底状態を明らかにしておくことは、スピン波理論等を用いて量子力学的効果を調べる上でも重要である。最近接の二体交換相互作用と六体のリング交換相互作用、磁場による相互作用からなるハニカム格子多スピンリング交換模型の古典的基底状態を数値的・解析的に調べ、昨年度までに、反強磁性状態、八種類のスピンが周期的に並ぶ八副格子構造、ハニカム格子を形成する六角形の頂点にある六つのスピンのうち、五つが磁場と同じ方向、一つが磁場と反対方向を向いている5u1d状態、四副格子構造、部分偏極した構造が、相互作用の強さを変化させることにより出現することを明らかにした。六体のリング交換相互作用の存在により、多様な状態が出現することが分かる。今年度は、相互作用の範囲を広げることにより、新たに、低磁場領域の強磁性状態、5u1d状態が傾いた状態、平面内で渦を形成する状態が実現することが分かった。本研究で得られた多彩な基底状態の出現は、量子力学的効果による新規な状態の出現を期待させる。

蜂窝晶格多自旋环交换模型被认为是描述在极低温度下实现量子自旋液态的固体氦-3薄膜的有效模型，该模型由最近邻交换相互作用和六体环组成交流互动。直到去年，我们一直在寻找反铁磁最近邻交换相互作用区域的经典基态。今年，我们探索了铁磁最近邻交换相互作用区域，预计即使在低磁场下也能实现铁磁态。在使用自旋波理论研究量子力学效应时，澄清所实现的各种经典基态也很重要。我们对由二体交换相互作用、六体环交换相互作用和磁场相互作用组成的蜂窝晶格多自旋环交换模型的经典基态进行了数值和分析研究，截至去年，我们开发了一种反-强磁态，八种亚晶格结构，其中八种自旋周期性排列，ha在形成镍晶格的六边形顶点的六个自旋中，五个自旋与磁场方向相同，一个与磁场方向相反。5u1d态，四亚晶格结构，可知该效果是通过改变作用强度而出现的。可以看出，由于六体环交换相互作用的存在，出现了多种状态。今年，人们发现，通过扩大相互作用范围，可以实现低磁场区域的新铁磁态、倾斜5u1d态以及在平面内形成涡旋的态。这项研究中获得的各种基态的出现提高了人们对由于量子力学效应而出现新态的期望。