Effects of quantum lattice vibration on the spin-Peierls transition

スピンパイエルス転移における格子振動の量子効果

大西 弘明  ; 宮下 精二*

Onishi, Hiroaki; Miyashita, Seiji*

スピン・格子結合系一次元鎖における格子振動の量子効果について、量子モンテカルロ法を用いて解析を行った。磁性イオンの質量が大きくて格子変位を古典的に取り扱える場合には、絶対零度で格子が自発的に歪んでスピンパイエルス状態を取る。一方、質量が小さくて格子変位の量子効果が顕著な場合には、空間-虚時間方向の格子揺らぎが生じ、平均すると一様な格子状態を取ることを示した。また磁気的性質は、静的で一様な格子の場合のものと一致することを示した。この非断熱極限におけるスピンと格子の自由度の分離は、両自由度の虚時間相関の時間スケールが著しく異なることによるquantum narrowing effectに起因することを見い出した。

We investigate a one-dimensional antiferromagnetic Heisenberg model coupled to quantum lattice vibration by a quantum Monte Carlo method. For heavy mass, the lattice fluctuation can be regarded to be adiabatic and the system dimerizes at low temperature. On the other hand, for light mass, the lattice takes a uniform configuration on the thermal average and magnetic properties coincide with those of the uniform lattice system. These phenomena can be understood from the difference of the time scale of the motion between the spin and the lattice.