多重極限環境下NMR法を用いた強相関電子系の新奇な量子相と相転移の研究

利用NMR方法研究多种极端环境下强相关电子系统中的新型量子相和相变

基本信息

批准号：
10J08690
负责人：
山内一宏
金额：
$ 1.79万
依托单位：
High Energy Accelerator Research Organization (2012)The University of Tokyo (2010-2011)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J08690/
关键词：
量子スピン系核磁気共鳴高圧実験高圧物性 5d遷移金属酸化物

项目摘要

本研究では、低温、高磁場、高圧などの極限環境下で出現する新奇量子相の研究を進めることが課題である。二次元直交ダイマースピン系SrCu2(BO3)2は、シャストリー・サザーランド模型と呼ばれるスピン模型のモデル物質として知られ、その基底状態は、常圧、零磁場の下では非磁性シングレットダイマー状態であるが、高磁場下においては磁化プラトー相が、2.4GPaの高圧下においては新奇磁気相が見出されている。本年度、我々はこのSrCu2(BO3)2の高圧下において見出された新奇磁気相をより詳細に理解するため、11B核のNMRスペクトルの詳細な圧力依存性を測定した。その結果、以前の高圧下NMR実験では見られていた、正方晶から斜方晶への構造相転移を示す11Bスペクトルの分裂は今回の実験では見られなかった。この結果は、昨年度SPring-8で行われた粉末X線回折実験において、明確な構造相転移が見られなかったことと整合している。従って、以前の高圧下NMR実験で見られた構造相転移は、静水圧性の低下などの外的要因によるものと考えられる。一方、非磁性ダイマーと磁気的ダイマーの共存を示すスペクトルの分裂は、前回と同様に観測された。正方晶を保持したまま非磁性ダイマーと磁気的ダイマーが共存する原因は現時点では不明だが、最近、歪んだシャストリー・サザーランド模型においてハルデン鎖的な振る舞いが理論的に予想されており、今回の実験結果との関連が期待される。

这项研究的挑战是对出现在极端环境（例如低温，高磁场和高压）中的新型量子阶段进行研究。二维正交二聚体旋转系统SRCU2（BO3）2被称为称为Shastry-Sutherland模型的自旋模型的模型材料，其基态是在正常压力和零磁场下的非磁性单重二聚体状态，但是在高磁场和高磁场下发现了一个新颖的磁相，高磁场和2.4 GPA的高磁性相。今年，我们测量了11B核NMR光谱的详细压力依赖性，以便更详细地了解在SRCU2（BO3）2的高压下发现的新型磁相。结果，在以前的高压NMR实验中观察到的11b频谱显示了从四方到正晶晶体的结构相变的分裂。该结果与去年春季8进行的粉末X射线衍射实验中未观察到明确的结构相变的事实一致。因此，在先前的高压NMR实验中看到的结构相转变被认为是由于外部因素所致，例如静水压力降低。另一方面，以与上次相同的方式观察到了频谱的分裂，该频谱的分裂显示了非磁性和磁性二聚体的共存。在保留四方晶体的同时，非磁性二聚体并存的原因目前尚不清楚，但是最近，理论上已经在扭曲的Shastry-Sutherland模型中预测了Halden链行为，并且可以预期这将与该实验的结果有关。