不純物誘起状態をプローブとしたスピン系の量子相転移に関する微視的研究

使用杂质诱导态作为探针的自旋系统中量子相变的微观研究

• 批准号: 18740202
• 负责人: 吉田 誠
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-18740202/
• 关键词: 磁性; 強相関電子系; 低温物性; 磁気共鳴; 量子スピン系

極低温において量子性が強く効いたスピン系の磁気状態をミクロな視点から明らかにするために、希釈冷凍機内で試料の結晶軸と印加磁場方向の角度制御が可能なNMRプローブを完成させ、これにより、量子スピン系物質Cs_2CuCl_4の極低温(60mK)における磁気構造を詳細に調べた。この物質の極低温の磁気状態に関しては、磁場中でスピン液体状態をとると提案されていたが、我々は詳細なNMR測定により、全磁場領域で磁気秩序状態を取ることを明らかにし,磁場依存性から5段の磁場誘起量子相転移を観測し、精密な磁気相図を完成させた。また、Znドープされた2次元直交ダイマー系SrCu_2(BO_3)_2および、2次元スピンギャップ系(CuCl)LaNb_2O_7、及び強-反強磁性ダイマー系(CH_3)_2NH_2CuCl_3、パイロクロア系Kos_2O_6においてESR・NMR測定を行い、これらの磁気状態を詳細に調べた。SrCu_2(BO_3)_2及び(CuCl)LaNb_2O_7においては、不純物状態を観測し、それがこの系の磁気状態の情報を得るのに有用であることを明らかにした。今後、更に高磁場の測定を行うことにより、これらの系の量子相転移の機構が解明できるものと期待される。(CH_3)_2NH_2CuCl_3においては、ESRにより磁気励起を直接観測し、スピンギャップの直接的情報を得た。Kos_2O_6においてはNMRから、Kイオンの異常な振動(ラットリングフォノン)を観測し、このフォノンが超伝導と密接に関係することを明らかにした。

为了从微观角度阐明具有强量子特性的自旋系统在极低温度下的磁性状态，我们完成了一种可以在稀释液中控制样品晶轴角度和外加磁场方向的核磁共振探针。我们详细研究了量子自旋材料 Cs_2CuCl_4 在极低温度（60mK）下的磁结构。关于这种材料的超低温磁态，有人提出它在磁场中呈自旋液态，但通过详细的核磁共振测量，我们发现它在整个磁场区域中呈磁有序态，并且我们根据磁场的性质观察到了五步磁场诱导的量子相变，并完成了精确的磁相图。我们还对Zn掺杂二维正交二聚体体系SrCu_2(BO_3)_2、二维自旋间隙体系(CuCl)LaNb_2O_7、铁反铁磁二聚体体系(CH_3)_2NH_2CuCl_3和烧绿石进行了ESR/NMR测量。我们详细研究了这些磁态系统Kos_2O_6。在SrCu_2(BO_3)_2和(CuCl)LaNb_2O_7中，我们观察了杂质态，发现这对于获取该系统的磁性状态信息很有用。未来，预计我们将能够通过在更高磁场下进行进一步的测量来阐明这些系统中的量子相变机制。在(CH_3)_2NH_2CuCl_3中，我们通过ESR直接观察到磁激发，并获得了自旋间隙的直接信息。在Kos_2O_6中，我们利用核磁共振观察到了K离子（嘎嘎声子）的异常振动，并揭示了这些声子与超导性密切相关。

项目成果

Observation of direct transitions in the ferro-and antiferromagnetic dimer system (CH_3)_2NH_2CuCl_3 by High field ESR

高场ESR观察铁磁和反铁磁二聚体系统(CH_3)_2NH_2CuCl_3的直接转变

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan 76
• 作者: Y.Muro;M.Ishikawa;K.Hirota;Z.Hiroi;N.Takeda;N.Kimura;H.Aoki;Makoto Yoshida
• 通讯作者: Makoto Yoshida

擬二次元三角格子反強磁性体Cs_2CuC1_4の磁気構造

准二维三角晶格反铁磁材料Cs_2CuC1_4的磁结构

• 发表时间: 2008
• 作者: Y.Muro;M.Ishikawa;K.Hirota;Z.Hiroi;N.Takeda;N.Kimura;H.Aoki;Makoto Yoshida;室 裕司;Makoto Yoshida;Shojiro Kimura;Hitoshi Ohta;吉田誠
• 通讯作者: 吉田誠

Magnetic and structural studies of the quasi-two-dimensional spin gap system (CuCl) LaNb_2O7

准二维自旋间隙体系(CuCl)LaNb_2O7的磁性和结构研究

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan 76
• 作者: Y.Muro;Y.Ohno;T.Okada;K.Motoya;Makoto Yoshida
• 通讯作者: Makoto Yoshida

NMR Observation of Rattling Phonons in the Pyrochlore Superconductor KOs_2O_6

烧绿石超导体KOs_2O_6中震颤声子的核磁共振观察

• 发表时间: 2007
• 期刊: Phys. Rev. Lett. 98
• 作者: M. Yoshida;K. Arai;R. Kaido;M. Takigawa;S. Yonezawa;Y. Muraoka;and Z. Hiroi
• 通讯作者: and Z. Hiroi

ESR measurements on one-dimensional quantum ferrimagnets A3Cu3 (P04) 4 with A=Sr and Ca in submillimeter-wave region

亚毫米波区 A=Sr 和 Ca 的一维量子亚铁磁体 A3Cu3 (P04) 4 的 ESR 测量

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan 75
• 作者: Y.Muro;M.Ishikawa;K.Hirota;Z.Hiroi;N.Takeda;N.Kimura;H.Aoki;Makoto Yoshida;室 裕司;Makoto Yoshida;Shojiro Kimura
• 通讯作者: Shojiro Kimura