Field-induced quantum phase transitions of the asymmetric three-leg spin tube

非対称3本鎖スピンチューブの磁場誘起量子相転移

坂井 徹; 佐藤 正寛*; 奥西 巧一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*

Sakai, Toru; Sato, Masahiro*; Okunishi, Koichi*; Okamoto, Kiyomi*; Itoi, Chigaku*

S=1/23本鎖スピンチューブは強いフラストレーションによりスピンギャップを持つ。数値的厳密対角化法と密度行列繰り込み群法(DMRG)を用いて、非対称な相互作用によって誘起されるスピンギャップ相とギャップレス相の間の量子相転移が起きることを理論的に解明した。また、強磁場中でも幾つかの興味深い現象が起きることもわかった。磁場中の性質について同じ解析をすることにより、十分強い鎖間相互作用のある場合には、相互作用の非対称性に依存した二つの異なるメカニズムにより、3分の1磁化プラトーが現れることも示された。

The S=1/2 three-leg spin tube has a spin gap due to the strong frustration. Using the numerical dyagonalization and the density matrix renormalization group (DMRG) calculation, we revealed new quantum phase transitions between the spin-gap and gapless phases induced by an asymmetric interchain interactions. Under high magnetic field this system also exhibits some interesting phenomena. The same numerical analysis on the magnetization process indicates that the 1/3 magnetization plateau appears for sufficiently large rung interaction caused by two different mechanisms, depending on the asymmetry.