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=1/2 Ising-like antiferromagnetic chain CsCoCl
in longitudinal magnetic fields studied by high-field ESR measurements木村 尚次郎*; 大西 弘明; 奥西 巧一*; 赤木 暢*; 鳴海 康雄*; 萩原 政幸*; 金道 浩一*; 菊池 彦光*
Journal of the Physical Society of Japan, 92(9), p.094701_1 - 094701_9, 2023/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)High-field electron spin resonance (ESR) measurements were performed on the =1/2 Ising-like antiferromagnetic chain CsCoCl in the frequency range up to 4.4THz and magnetic fields for 
up to 53T. We observed softening of the spinon excitation, which drives the spin chain into the quantum critical state at the critical field 
=33.0T. Above , we observed the string excitation at the wave number 
=
, which is characteristic of the =1/2 spin chain in the quantum critical state in the magnetic fields. We also observed a crossover of the string excitation to the magnon bound state above the saturation fields 
=43.9T upon increasing the magnetic fields. Finally, we discuss how the string excitation and magnon bound state can be excited by the electric dipole transition due to spin quadrupolar resonance.
= 
one-dimensional Ising-like antiferromagnet BaCo
VO
木村 尚次郎*; 大西 弘明; 奥谷 顕*; 赤木 暢*; 鳴海 康雄*; 萩原 政幸*; 奥西 巧一*; 金道 浩一*; He, Z.*; 谷山 智康*; et al.
Physical Review B, 105(1), p.014417_1 - 014417_9, 2022/01
被引用回数：3 パーセンタイル：34.67(Materials Science, Multidisciplinary)In this study, we clarify the selection rules of optical transitions from the ground state to the magnetic excited states in the quasi-one-dimensional quantum Ising-like antiferromagnet BaCoVO with spin = using the high-field electron spin resonance measurement with illuminating polarized electromagnetic waves. We demonstrate that the unconventional magnetic excitation via the pair creation of quasipaticles at wave numbers 
and in the field-induced quantum critical state can couple with both oscillating magnetic and electric fields. Our density matrix renormalization group calculations indicate that the observed selection rules can be explained by two- and four-fold periodical spin interactions, originating from the screw chain structure in BaCoVO, in addition to the magnetoelectric coupling between spins and electric dipoles.
=1/2 quasi-one-dimensional Ising-like antiferromagnet BaCoVO in a transverse magnetic field松田 雅昌*; 大西 弘明; 奥谷 顕*; Ma, J.*; Agrawal, H.*; Hong, T.*; Pajerowski, D. M.*; Copley, J. R. D.*; 奥西 巧一*; 森 道康; et al.
Physical Review B, 96(2), p.024439_1 - 024439_8, 2017/07
被引用回数：12 パーセンタイル：51.46(Materials Science, Multidisciplinary)BaCoVO consists of Co chains, in which Co
ion carries a fictitious spin with Ising anisotropy. We performed elastic and inelastic neutron scattering experiments in BaCoVO in magnetic field perpendicular to the 
axis which is the chain direction. With applying magnetic field along the 
axis at 3.5 K, the antiferromagnetic order with the easy axis along the axis, observed in zero magnetic field, is completely suppressed at 8 T, while the magnetic field gradually induces an antiferromagnetic order with the spin component along the 
axis. We also studied magnetic excitations as a function of transverse magnetic field. The lower boundary of the spinon excitations splits gradually with increasing magnetic field. The overall feature of the magnetic excitation spectra in magnetic field is reproduced by the theoretical calculation based on the spin 
antiferromagnetic chain model, which predicts that the dynamic magnetic structure factor of the spin component along the chain direction is enhanced and that along the field direction has clear incommensurate correlations.
坂井 徹; 中野 博生*; 奥西 巧一*
Journal of Physics; Conference Series, 568(4), p.042024_1 - 042024_5, 2014/00
被引用回数：3 パーセンタイル：76.6(Physics, Applied)スピンナノチューブについて数値対角化とレベルスペクトロスコピー法により研究した。その結果、桁と足の相互作用の比に対して、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がわかった。
岡本 清美*; 佐藤 正寛*; 奥西 巧一*; 坂井 徹; 糸井 千岳*
Physica E, 43(3), p.769 - 772, 2011/01
被引用回数：5 パーセンタイル：25.35(Nanoscience & Nanotechnology)3本の量子スピン鎖が結合したスピンナノチューブの磁化過程について、有限系の数値的厳密対角化と密度行列繰り込み群法によって理論的に解析した。その結果、鎖間の結合が十分に大きい場合には、飽和磁化の3分の1のところに磁化プラトーが現れることがわかった。また、鎖間の結合が非対称になる格子ひずみがある場合には、磁化プラトー形成のメカニズムが2種類あることも判明し、メカニズムの違いによる磁化プラトーの相図を得ることに成功した。
坂井 徹; 佐藤 正寛*; 岡本 清美*; 奥西 巧一*; 糸井 千岳*
Journal of Physics; Condensed Matter, 22(40), p.403201_1 - 403201_13, 2010/10
被引用回数：35 パーセンタイル：39.2(Physics, Condensed Matter)スピンナノチューブについての最近の理論的研究をレビューする。特に、S=1/2 3本鎖スピンチューブに焦点をあてる。3本鎖スピンラダーと違って、正三角形のユニットセルを持つスピンチューブはスピンギャップが開いている。ハバード模型に基づく有効理論によると、このユニットセルが二等辺三角形になる格子ひずみによりスピンギャップが消失する量子相転移が起きることが予測される。このことは、数値対角化と密度行列繰り込み群による数値解析により立証された。さらに、われわれは新しい磁場誘起秩序として、ネール秩序,ダイマー秩序,カイラル秩序,不均一秩序などが生じることや、新しいメカニズムによる磁化プラトー現象が起きることも、理論的に示すことに成功した。最近合成された実際のスピンチューブ物質についても簡単にレビューする。
坂井 徹; 奥西 巧一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*; 佐藤 正寛*
Journal of Low Temperature Physics, 159(1-2), p.55 - 59, 2010/04
被引用回数：8 パーセンタイル：37.46(Physics, Applied)S=1/2三本鎖スピンナノチューブに対する数値的厳密対角化と密度行列繰り込み群による数値解析により、この系の非対称性によって異なる二つのメカニズムにより、飽和磁化の3分の1のところに磁化プラトーが現れることが判明した。
坂井 徹; 佐藤 正寛*; 奥西 巧一*; 大塚 雄一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*
Physical Review B, 78(18), p.184415_1 - 184415_11, 2008/11
被引用回数：48 パーセンタイル：83.59(Materials Science, Multidisciplinary)対称性の破れた構造を持つS=三本鎖スピンチューブの量子相転移を理論的に解析した。われわれは、電子系チューブに基づく新しい有効理論を提案し、広域に渡る相図を導くことに成功した。密度行列繰り込み群による詳細な解析により、正三角形の対称性に近い狭い領域でスピンギャップが出現し、対称性の破れた構造では急激に消失することが判明した。
木村 尚次郎*; 松田 雅昌; 益田 隆嗣*; 本堂 英*; 金子 耕士; 目時 直人; 萩原 政幸*; 竹内 徹也*; 奥西 巧一*; He, Z.*; et al.
Physical Review Letters, 101(20), p.207201_1 - 207201_4, 2008/11
被引用回数：51 パーセンタイル：86.19(Physics, Multidisciplinary)擬一次元イジング的量子反強磁性体BaCo
VO
の中性子回折実験を行い、磁場中で新しいタイプの非整合磁気秩序が現れることを観測した。この秩序は本質的に古典系で予想されるネール秩序とは異なり、量子スピン鎖特有の量子揺らぎに起因する。ギャップレス量子一次元系に特徴的な朝永-ラッティンジャー液体的性質が非整合磁気秩序を引き起こしている。
坂井 徹; 佐藤 正寛; 大塚 雄一*; 奥西 巧一*; 岡本 清美*
no journal, ,
スピン1/2の3本鎖スピンチューブの性質を数値的厳密対角化・密度行列繰り込み群法・有効場の理論により理論的に解析した。これまでの研究会から、この系で3本のうちの1本の桁方向相互作用を変化させると、スピンギャップが消失する相転移が起きることが予測されている。本研究により、正確な相図を得ることができた。また、この系の磁化過程を有効場の理論により研究したところ、下部臨界磁場と上部臨界磁場の間の領域で、二つの新しい磁場誘起相が出現することが予測された。これらの相は、ギャップレスの朝永・ラッティンジャー液体相と共存している。これらの予測は、数値的厳密対角化とサイズスケーリングの解析によっても確認された。
坂井 徹; 大塚 雄一*; 佐藤 正寛*; 奥西 巧一*; 岡本 清美*
no journal, ,
3本鎖スピンチューブと呼ばれるナノ磁性体の磁化過程における性質を、大規模数値シミュレーションと場の理論的手法を用いて解析した。その結果、飽和磁化の3分の1において磁化プラトーが生じる量子相転移が起きること、及び磁化過程の途中でカイラル秩序が生じる量子相転移が起きることを理論的に予測された。これらの新しい量子相転移が現実の物質で起き得るかどうかについて、さらに定量的な解析により明らかにし、具体的な物質のパラメータを用いた大規模数値シミュレーションにより、相転移点を予測するとともに、検証実験を提案する。
坂井 徹; 奥西 巧一*; 大塚 雄一*; 岡本 清美*; 佐藤 正寛*; 糸井 千岳*
no journal, ,
スピンナノチューブについて、数値的厳密対角化と密度行列繰り込み群を用いて理論的に解析した。その結果、格子ひずみが生じると、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がわかった。また、スピンギャップによって誘起される超伝導についても議論する。
坂井 徹; 佐藤 正寛*; 奥西 巧一*; 大塚 雄一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*
no journal, ,
非対称な鎖間(桁)交換相互作用を持つS=1/2スピンチューブの量子相転移について理論的に調べた結果を報告する。電子系チューブを基礎として、われわれは新しい有効理論を作り、この非対称スピンチューブの包括的な相図を得た。さらに、他の有効理論によりその相図の正当性を確認した。また密度行列繰り込み群と有限系の数値的厳密対角化という数値解析により、桁相互作用が高い対称性を持つライン付近において、有限の領域でスピンギャップが開いていることを示すことに成功した。
坂井 徹; 奥西 巧一*; 岡本 清美*
no journal, ,
S=1/2 3本鎖スピンチューブは非常にフラストレーションの強い低次元磁性体である。われわれは、数値的厳密対角化と密度行列繰り込み群を用いることにより、非対称な鎖間相互作用によって新しい量子相転移が起きることを見いだした。また、磁化プラトー,磁化カスプ,カイラル秩序などの異常な磁場誘起現象も同時に発見した。
坂井 徹; 奥西 巧一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*; 佐藤 正寛*
no journal, ,
三本鎖スピンチューブの磁化過程では、3分の1プラトーが生じることが理論的に予想されているが、ユニットセルを正三角形から二等辺三角形に歪ませる場合には、そのプラトーの形成メカニズムが交代する。数値対角化と密度行列繰り込み群及び新しい有効理論により、その3分の1プラトーの相図を導いた結果を報告する。
坂井 徹; 佐藤 正寛*; 奥西 巧一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*
no journal, ,
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。
坂井 徹; 佐藤 正寛*; 奥西 巧一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*
no journal, ,
S=1/2三本鎖スピンチューブの三本の桁方向の交換相互作用を、正三角形から二等辺三角形に変形する模型において、3分の1磁化プラトー状態を密度行列繰りこみ群と数値対角化で解析した結果、正三角形に近い領域で、スタガード磁化,カイラル秩序などの共存相が現れることがわった。
坂井 徹; 佐藤 正寛*; 奥西 巧一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*
no journal, ,
最近チューブ状の格子形を持つ量子スピン系、スピンナノチューブが幾つか合成された。これらは、カーボンナノチューブ同様、興味ある低次元系として期待されている。このスピンナノチューブの理論的研究の第一ステップとして、最も単純なスピン1/2の三本鎖スピンチューブについて、密度行列繰り込み群法(DMRG)と数値的厳密対角化法(ED)で解析した結果を報告する。
坂井 徹; 中野 博生*; 礒田 誠*; 奥西 巧一*
no journal, ,
これまでの研究で、S=1/2カゴメ格子反強磁性体の磁化過程において、飽和磁化の3分の1に現れる磁化曲線の異常は、プラトーではなくてランプと呼ぶべき新しい現象であることを示したが、この磁化曲線の異常がXXZ異方性によりどのように変化するかを理論的に調べた結果を報告する。この研究の結果、XXZ異方性をイジング側からXY側に変えるとき、ある臨界点で量子相転移が起こり、磁化プラトーが消失することがわかった。
坂井 徹; 佐藤 正寛*; 奥西 巧一*; 岡本 清美*; 糸井 千岳*
no journal, ,
最近チューブ状の格子形を持つ量子スピン系、スピンナノチューブが幾つか合成された。これらは、カーボンナノチューブ同様、興味ある低次元系として期待されている。このスピンナノチューブの理論的研究の第1歩として、最も単純なスピン1/2三本鎖スピンチューブについて、密度行列繰り込み群法(DMRG)と数値的厳密対角化(ED)で解析した結果を報告する。特に、ユニットセルの三角形が正三角形から二等辺三角形に変わる格子ひずみに着目した。この二等辺三角スピンチューブでは、さまざまなエキゾティックな量子相転移が起きることがわかった。
