Spinon Fermi surfaces and spinon pairing condensate: exploration of quantum spin phases with fractionalization and entanglement

自旋费米面和自旋配对凝聚：利用分步和纠缠探索量子自旋相

• 批准号: 21K18144
• 负责人: 鹿野田 一司
• 金额: $ 16.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18144/
• 关键词: スピノンフェルミ面; 有機導体; スピン液体; 強磁場; 核磁気共鳴; 輸送特性; 強相関電子系; フラストレーション; 量子スピン液体; スピノン; 分子性物質

本研究では、スピン液体候補物質k-(ET)2Cu2(CN)3を対象に、a)スピノンフェルミ面と、b)その不安定性としてのスピノン対凝縮の可能性を探り、c) ドープされたスピン液体候補物質k-(ET)4Hg2.89Br8に発現する超伝導を調べ、両者の対凝縮の関連を明らかにしようとしている。前年度は特にa)の探索を目的に、トルク、磁気熱量効果、誘電率、超音波速度の磁場変化を調べたが、スピノンフェルミ面に期待される量子振動は観測されなかった。しかし、b)に関連すると思われる6K異常が磁場に対して極めて頑強であること、さらにトルクの解析から6K以下で磁場掃引に対する散逸効果が見出され、低温相の特異性が浮き彫りになった。そこで、b)に関連して、昨年度から開始している6K異常のNMR研究をさらに進めた。まず、1H NMR緩和率1/T1で観測された2-3Kでのピーク構造をさらに高い磁場（8T）まで上げて調べたところ、磁場依存性は極めて弱いことから、ピーク構造は単純な不純物効果で起こるものではないことが分かった。さらに、このピーク構造の圧力依存性を調べたところ、ピーク温度と常圧6K異常に対応するであろう緩和率の変曲点温度が加圧と共に徐々に上昇し、金属絶縁体転移境界へと接続する様子が明らかになった。また、c)については、常圧においてk-(ET)4Hg2.89Br8の13C NMRシフトと緩和率1/T1を測定したところ、超伝導転移温度(４K)よりはるかに高い温度からシフトと1/T1Tの減少が観測された。これは、超伝導の前駆現象であるpreformed pairsが形成されたことを示唆しており、我々が以前の研究で明らかにした電子対のBEC的な性質とも符合する。

在本研究中，我们研究了a）自旋费米面，b）由于其不稳定性而导致自旋对凝聚的可能性，以及c）自旋液体候选材料k-(ET)2Cu2(CN)3中自旋对凝聚的可能性我们正在研究自旋液体候选材料k-(ET)4Hg2.89Br8中发生的超导性，并试图阐明两者的成对凝聚之间的关系。去年，我们研究了扭矩磁场、磁热效应、介电常数和超声速度的变化，特别是为了寻找a)，但没有观察到自旋费米面上预期的量子振荡。然而，被认为与 b) 相关的 6K 异常对磁场非常鲁棒，扭矩分析揭示了 6K 以下磁场扫描的耗散效应，凸显了低温相的独特性。因此，关于b），我们进一步推进了去年开始的6K异常的核磁共振研究。首先，我们通过将磁场增加到更高的磁场（8T）来研究在 1H NMR 弛豫率 1/T1 下观察到的 2-3K 处的峰结构，我们发现磁场依赖性极弱，因此峰结构为由于简单的杂质效应，事实证明这不会发生。此外，当我们研究该峰结构的压力依赖性时，我们发现对应于常压6K异常的弛豫率的峰值温度和拐点温度随着压力的增加而逐渐增加，并达到金属-绝缘体过渡边界是如何建立的已经很清楚了。关于c)，当我们在常压下测量k-(ET)4Hg2.89Br8的13C NMR位移和弛豫速率1/T1时，我们发现位移和1/T1从远高于超导转变温度的温度开始(4K) 观察到 T1T 降低。这表明预形成电子对的形成，这是超导性的前身，并且与我们在之前的研究中揭示的电子对的类 BEC 特性一致。

项目成果

Emergent charge instabilities in molecular materials

分子材料中出现的电荷不稳定性

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuya Miyagawa;Koji Shimizu;Mizuki Urai;Yuto Kajiwara;Takahiko Sasaki and Kazushi Kanoda;Kazushi Kanoda;Kazushi Kanoda;Kazushi Kanoda;Kazushi Kanoda;Kazushi Kanoda;Kazushi Kanoda;Kazushi Kanoda;鹿野田一司;Kazushi Kanoda;Kazushi Kanoda;Kazushi Kanoda;Kazushi Kanoda;Kazushi Kanoda
• 通讯作者: Kazushi Kanoda

Spin liquid, quantum criticality and superconductivity in organic triangular-lattice systems

有机三角晶格系统中的自旋液体、量子临界性和超导性

• 发表时间: 2023
• 作者: Kazuya Miyagawa;Mizuki Urai;Kazushi Kanoda;Takahiko Sasaki;鹿野田一司;Kazushi Kanoda
• 通讯作者: Kazushi Kanoda

Continuous collapse of antiferromagnetic order toward a quantum critical point in a single-component molecular material

• DOI: 10.1103/physrevb.106.205141
• 发表时间: 2022-11
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: K. Sunami;Taiga Takahashi;K. Miyagawa;Biao Zhou;Akiko Kobayashi;K. Kanoda

An organic superconductor, (TEA)(HEDO-TTF-dc)₂・2(H₂C₂O₄), coupled with strong hydrogen-bonding interactions

有机超导体，(TEA)(HEDO-TTF-dc)₂・2(H₂C₂O<sub>4</ sub> sub>)，加上强氢键相互作用

• DOI: 10.1039/d3cc00080j
• 发表时间: 2023
• 期刊: Chemical Communications
• 影响因子: 4.9
• 作者: Morimachi Yuto;Urai Mizuki;Nakajima Ryota;Kamebuchi Hajime;Miyagawa Kazuya;Kanoda Kazushi;Zhou Biao
• 通讯作者: Zhou Biao

Electron glass with quantum-classical duality in charge-frustrated organics

电荷受阻有机物中具有量子经典二元性的电子玻璃

• 发表时间: 2021
• 作者: 関根孝彦;畠村匠;須波圭史;宮川和也;周彪;石橋章司;小林昭子;鹿野田一司;鹿野田一司;鹿野田一司;鹿野田一司;鹿野田一司;鹿野田一司
• 通讯作者: 鹿野田一司