一次元反強磁性体の長距離秩序と励起スペクトル

一维反铁磁体的长程有序谱和激发谱

• 批准号: 05740238
• 负责人: 坂井 徹
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Himeji Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05740238/
• 关键词: 一次元反強磁性体; ハルデン・ギャップ; NENP

低次元磁性体、とくに一次元反強磁性体の統計力学的性質を量子スピン系の一つであるハイゼンベルグ模型を扱うことにより理論的に研究した。具体的には、有限個の原子からなるこの模型を、スーパーコンピューターによる行列の数値的対角化を用いて厳密に解き、各物理量を有限サイズスケーリングと呼ばれる手法を使って熱力学的極限に外挿することによって無限系の性質を調べた。この研究により、スピン1の反強磁性ハイゼンベルグ鎖の低温におけるさまざまな性質が明かとなった。整数スピン(S=1,2,・・・)のこの模型は半奇数スピン(S=1/2,3/2,・・・)の場合と違って、スピン波の励起スペクトル中にハルデン・ギャップと呼ばれるエネルギーギャップが存在することが知られているが、このギャップは、この系の基底状態が持つ隠れたトポロジカルな秩序の中に、磁壁が生じる励起エネルギーに相当することがわかった。この磁壁には、対で生成して束縛状態をつくるものと、単独に生じて秩序を完全に壊すものとがあり、励起エネルギーには後者だけが寄与することが確かめられた。また、ある種の結晶場による異方性が存在する場合には、ギャップに相当する臨界磁場より大きな磁場がかかると、磁場方向の隠れた秩序が壊れ、同時に磁場に垂直な方向にネ-ル・オーダーと呼ばれる反強磁性的な長距離秩序が生じることも分かった。一方、このハルデン・ギャップを持つスピン1の反強磁性ハイゼンベルグ鎖として、最近Ni(C_2H_8N_2)_2NO_2(ClO_4)(略称NENP)という物質を用いた実験がさかんに行われている。このNENPを用いた強磁場下の磁化過程の実験や磁気共鳴(ESRやNMR)の測定結果は、結晶の特徴を考慮した模型を用いた理論により、定量的に説明されることも確かめられた。

我们利用量子自旋系统之一的海森堡模型，从理论上研究了低维磁性材料，特别是一维反铁磁体的统计力学性质。具体来说，这个由有限数量的原子组成的模型是使用超级计算机使用矩阵的数值对角化来严格求解的，并且使用称为有限尺寸缩放的方法将每个物理量推至热力学极限，我们通过插入来研究无限系统的性质。这项研究揭示了低温下自旋 1 反铁磁海森堡链的各种特性。整数自旋 (S=1,2,...) 的模型与半奇自旋 (S=1/2,3/2,...) 的情况不同，因为激发光谱中存在 Haldane 波众所周知，存在一种称为能隙的能隙，并且发现该能隙对应于导致该系统的基态的隐藏拓扑序中出现磁畴壁的激发能。畴壁有两种类型：成对出现以产生束缚态的畴壁，以及单独出现且完全破坏有序的畴壁，并且已证实只有后者对激发能有贡献。另外，当某种晶体场存在各向异性时，当施加大于间隙对应的临界磁场的磁场时，磁场方向上的隐藏秩序被破坏，同时，垂直于磁场方向的隐藏秩序是·还发现，出现了称为秩序的反铁磁长程秩序。另一方面，最近，使用称为Ni(C_2H_8N_2)_2NO_2(ClO_4)（缩写为NENP）的材料作为具有霍尔丹间隙的自​​旋1反铁磁海森堡链进行了许多实验。还确认了使用NENP在强磁场下磁化过程的实验结果和磁共振（ESR和NMR）的测量结果可以通过使用考虑了晶体特性的模型的理论来定量解释.

项目成果

T.Sakai and H.Shiba: "Numerical study of a Model for NENP: One-Dimensional S=1 Antiferromagnet in a Staggered Field" Journal of the Physical Society of Japan. 63. 867-871 (1994)

T.Sakai 和 H.Shiba：“NENP 模型的数值研究：交错场中的一维 S=1 反铁磁体”日本物理学会杂志。

T.Sakai and M.Takahasi: "Numerical study of the String Order in S=1 Antiferromagnetic Heisenberg Chain" Journal of the Physical Society of Japan. 63. 755-761 (1994)

T.Sakai 和 M.Takahasi：“S=1 反铁磁海森堡链中弦序的数值研究”日本物理学会杂志。