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Chen, Y.*; 佐藤 正寛*; Tang, Y.*; 塩見 雄毅*; 大柳 洸一*; 益田 隆嗣*; 南部 雄亮*; 藤田 全基*; 齊藤 英治
Nature Communications (Internet), 12, p.5199_1 - 5199_7, 2021/08
被引用回数：8 パーセンタイル：61.37(Multidisciplinary Sciences)A triplon refers to a fictitious particle that carries angular momentum 
corresponding to the elementary excitation in a broad class of quantum dimerized spin systems. Such systems without magnetic order have long been studied as a testing ground for quantum properties of spins. Although triplons have been found to play a central role in thermal and magnetic properties in dimerized magnets with singlet correlation, a spin angular momentum flow carried by triplons, a triplon current, has not been detected yet. Here we report spin Seebeck effects induced by a triplon current: triplon spin Seebeck effect, using a spin-Peierls system CuGeO
. The result shows that the heating-driven triplon transport induces spin current whose sign is positive, opposite to the spin-wave cases in magnets. The triplon spin Seebeck effect persists far below the spin-Peierls transition temperature, being consistent with a theoretical calculation for triplon spin Seebeck effects.
廣部 大地*; 佐藤 正寛*; 萩原 雅人*; 塩見 雄毅*; 益田 隆嗣*; 齊藤 英治
Physical Review Letters, 123(11), p.117202_1 - 117202_7, 2019/09
被引用回数：14 パーセンタイル：65.02(Physics, Multidisciplinary)Investigating exotic magnetic materials with spintronic techniques is effective at advancing magnetism as well as spintronics. In this work, we report unusual field-induced suppression of the spin Seebeck effect (SSE) in a quasi-one-dimensional frustrated spin-
magnet LiCuVO
, known to exhibit spin-nematic correlation in a wide range of external magnetic field 
. The suppression takes place above 
T in spite of the -linear isothermal magnetization curves in the same range. The result can be attributed to the growth of the spin-nematic correlation while increasing . The correlation stabilizes magnon pairs carrying spin 2, thereby suppressing the interfacial spin injection of SSE by preventing the spin-1 exchange between single magnons and conduction electrons at the interface. This interpretation is supported by integrating thermodynamic measurements and theoretical analysis on the SSE.
廣部 大地*; 佐藤 正寛*; 川股 隆行*; 塩見 雄毅*; 内田 健一*; 井口 亮*; 小池 洋二*; 前川 禎通; 齊藤 英治
Nature Physics, 13(1), p.30 - 34, 2017/01
被引用回数：99 パーセンタイル：96.76(Physics, Multidisciplinary)Quantum spin fluctuation in a low-dimensional or frustrated magnet breaks magnetic ordering while keeping spin correlation. Such fluctuation has been a central topic in magnetism because of its relevance to high-Tc superconductivity and topological states. However, utilizing such spin states has been quite difficult. In a one-dimensional spin-1/2 chain, a particle-like excitation called a spinon is known to be responsible for spin fluctuation in a paramagnetic state. Spinons behave as a Tomonaga-Luttinger liquid at low energy, and the spin system is often called a quantum spin chain. Here we show that a quantum spin chain generates and carries spin current, which is attributed to spinon spin current. This is demonstrated by observing an anisotropic negative spin Seebeck effect along the spin chains in Sr
CuO
. The results show that spin current can flow even in an atomic channel owing to long-range spin fluctuation.
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。
佐藤 正寛
Physical Review B, 75(17), p.174407_1 - 174407_5, 2007/05
被引用回数：27 パーセンタイル：71.35(Materials Science, Multidisciplinary)磁場中にある3本鎖スピン1/2チューブに対してボソン化法を用いて理論解析を行った。その結果、下部臨界磁場から上部臨界磁場の間の広い領域においてベクトルカイラル秩序と朝永ラッティンジャー(TL)液体が共存していることがわかった。カイラル秩序は、TL液体が消失する中間磁化プラトー領域においても存続していると考えられる。われわれはさらに鎖間の3つの結合のうち1つの強さを変化させた2等辺3角チューブ模型の解析も行った。興味深いことに、変形ボンドの強さを大きくした場合はカイラル秩序が常に続くが、ボンドを弱くしていく場合はボンドの強さがある臨界値を越えるとカイラル秩序が消失することがわかった。
佐藤 正寛
no journal, ,
3本の反強磁性スピン鎖からなるフラストレーションを持つスピンチューブ模型の飽和磁化近傍における低エネルギー物性の理論解析を実行した。解析手段としてスピン波理論に基づく解析的手法と数値的対角化法を用いた。その結果、鎖間結合が弱い領域において、新規なベクトルカイラル秩序が1成分朝永ラッティンジャー液体(TLL)相の中に隠れていることがわかった。さらに、強鎖間結合域では、カイラル秩序が消失し新しい1又は2成分TLL相が現れることがわかった。今会議において、われわれはこれらの理論結果について報告する予定である。またわれわれのチューブ模型と最近合成された磁性体[(CuCltachH)Cl]Clの関連についても議論するつもりである。
佐藤 正寛
no journal, ,
ボソン化法を用いて、磁場中の3本鎖フラストレートスピンチューブの理論解析を行った。その結果、われわれは、鎖間結合が弱い領域において、カイラル秩序相が磁場によって誘起されることを示した。このカイラル秩序の存在は、鎖間方向のパリティ対称性の自発的破れを意味している。さらにわれわれは、3つの鎖間結合のうち1つの強さを弱めるとイジング転移が生じてカイラル秩序が消失することもわかった。これらの結果について報告する予定である。
佐藤 正寛
no journal, ,
スピン1/2反強磁性鎖はボソン化法により解析可能であり、その低エネルギー物理はギャップレスの朝永ラッティンジャー(TL)液体で記述される。有効ハミルトニアンはガウシアン模型(自由ボソン)であり、スピン演算子はそのボソン場を用いて近似的に表現することができる。一方、スピン1反強磁性鎖では、スピン1/2の場合と対照的に、基底状態と第1励起状態間にギャップが存在する。しかし十分大きな磁場を印加するとギャップが閉じて、スピン1/2の場合と同様のTL液体相が現れることがわかっている。したがって、この磁場誘起TL液体相においてもスピンのボソン化表示が可能と期待されるが、これまでこのボソン化表示を導く研究はそれほどなされていないようである。われわれは、Tsvelikの実フェルミオン理論を出発点としてスピンのボソン化表示を導出した。さらにこれを応用して、磁場中のスピン1反強磁性鎖の低エネルギーでの性質を幾つか明らかにした。これらの研究成果について報告する予定である。
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。
佐藤 正寛
no journal, ,
磁性体における代表的なカイラル秩序状態として、120度構造や螺旋磁性などが挙げられる。これらの特徴の一つは、「カイラル秩序の発生と同時に磁気秩序(磁気モーメント)も発生している」ということである。ところで、1次元量子系ではマーミン=ワーグナーの定理から一般に連続対称性を破る磁気秩序の発生は禁止される。このことは、回転対称性を持つ1次元量子スピン系ではカイラル秩序が発生しにくいことを示している。われわれは、この常識とは対照的に、(1)スピンチューブと(2)4スピン交換相互作用を持つスピンラダーにおいて外部磁場がベクトルカイラル秩序を誘起することを明らかにした。講演では、この新しい秩序相の発生機構について詳しく報告するつもりである。
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*; 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。
