リング交換・フラストレーションをもつ磁場中量子スピン系におけるカイラリティ秩序

具有环交换和挫折的磁场中量子自旋系统的手性顺序

• 批准号: 18043003
• 负责人: 引原 俊哉
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18043003/
• 关键词: 物性理論; 磁性; 量子スピン系; フラストレーション; リング交換相互作用; カイラリティ秩序; 新奇量子相; 密度行列繰り込み群法

昨年度に引き続き、リング交換・フラストレーションをもつ磁場中量子スピン系における、新奇量子相の探求を行った。まず、リング交換を含んだ磁場中二本鎖梯子ハイゼンベルグ量子スピン系の解析を行い、この系の磁気相図を決定した。その結果、この系では、2つのマグノンが作るマグノン束縛対がBose凝縮したスピンネマティック状態や、ベクトルカイラリティが支配的な朝永・ラッティンジャー流体などの新奇量子相が実現されることを発見し、それら新奇量子相の出現条件と、その特性を明らかにした。また、リング交換を含んだジグザグ梯子ハイゼンベルグ量子スピン系に関する研究を行い、これまでに知られていなかった部分強磁性相や新奇非磁性相を含んだ、基底状態相図を決定した。さらに、実在の量子細線の電子密度や閉じ込めポテンシャル強度と、スピンモデルの相互作用パラメータを関連付けることで、今回発見した新奇量子相が、実際の量子細線において実現可能と期待されるパラメータ領域に存在することを示した。さらに、最近接強磁性相互作用と次近接反強磁性相互作用が競合した、磁場中ジグザグ梯子ハイゼンベルグ量子スピン系の研究も行い、この系の磁気相図を決定した。その結果、この系では、低磁場領域でベクトルカイラリティ長距離秩序を伴うベクトルカイラリティ相が、また、高磁場領域で複数のマグノンが束縛状態を形成するマグノン束縛相が実現されることを明らかにした。この結果は、LiCuVO_4など、実在の擬一次元磁性体の性質を理解する上で重要な結果である。また、ダイヤモンド型量子スピン鎖におけるリング交換相互作用の効果についても調べ、リング交換相互作用による新奇な非磁性状態の出現を予言する結果を得た。

从去年开始，我们探索了具有环交换和挫败感的量子自旋系统中的新型量子阶段。首先，对包含环交换的磁场中的海森堡量子自旋系统进行分析，以确定该系统的磁相图。结果，我们发现在该系统中，新型量子相，例如旋转纽扣状态，其中两个镁符合的镁结合对结合了两个镁，由两根镁制成，而tomonaga-ruttinger流体则占据了媒介的手性，并实现了这些新型量子量相及其特征的外观。此外，对包括环交换的锯齿形梯子的海森堡量子自旋系统进行了研究，并确定了包含先前未知的部分铁磁相和新型非磁相的地面相图。此外，通过将真实量子线的电子密度和限制电势强度与自旋模型的相互作用参数相关联，我们已经表明，我们今天发现的新量子相存在于一个参数区域中，该参数区域预计在实际量子线中是可行的。此外，我们还对磁场中的海森堡量子自旋系统进行了研究，在该磁场中，最近和最接近的抗铁磁相互作用竞争并确定了该系统的磁相图。结果，可以揭示在该系统中，在低场区域中实现了具有远距离手性序列的矢量性手性阶段，而在高田间区域中形成多个镁质状态的镁结合阶段。该结果是了解真实伪一维磁体（例如LiCuvo_4）的特性的重要结果。我们还研究了钻石型量子自旋链中环交换相互作用的影响，并获得了预测由于环交换相互作用而导致新型非磁性状态的出现的结果。

项目成果

4体リング交換に起因するフェリ磁性-非磁性量子相転移

四体环交换引起的亚铁磁性-非磁性量子相变

• 发表时间: 2008
• 作者: 大原潤;引原俊哉;山本昌司
• 通讯作者: 山本昌司

Ring-Exchange-Induced Breakdown of Ferrimagnetic Ground States

环交换引起的亚铁磁基态击穿

• 发表时间: 2007
• 作者: Jun Ohara;Shoji Yamamoto and Toshiya Hikihara
• 通讯作者: Shoji Yamamoto and Toshiya Hikihara

フラストレーションをもつ最近接強磁性=次近接反強磁性ジグザグスピン鎖の磁気相図

最近邻铁磁=近邻反铁磁曲折自旋链的磁相图

• 发表时间: 2008
• 作者: 引原俊哉;L. Kecke;桃井勉;古崎昭
• 通讯作者: 古崎昭

Effects of ring exchanges in spin ladder systems

自旋梯系统中环交换的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: T. Hikihara;S. Yamamoto;A. D. Klironomos;J. S. Meyer and. K. A. Matveev
• 通讯作者: J. S. Meyer and. K. A. Matveev

リング交換を持つジグザグ梯子スピン系の基底状態

环交换之字形梯自旋系统的基态

• 发表时间: 2007
• 作者: A. Klironomos;J. Meyer;引原俊哉;K. A. Matveev
• 通讯作者: K. A. Matveev