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論文

Magnons and spinons in Ba$$_{2}$$CoTeO$$_{6}$$; A Composite system of isolated spin-$$frac{1}{2}$$ triangular Heisenberg-like and frustrated honeycomb Ising-like antiferromagnets

児島 佑樹*; 栗田 伸之*; 田中 秀数*; 中島 健次

Physical Review B, 105(2), p.L020408_1 - L020408_6, 2022/01

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.L020408
 被引用回数：3 パーセンタイル：48.5(Materials Science, Multidisciplinary)

二次元性の良いスピン1/2Heisenberg三角格子反強磁性体を含むBa$$_{2}$$CoTeO$$_{6}$$の磁気励起を中性子散乱を用いて観測した。Ba$$_{2}$$CoTeO$$_{6}$$の磁気モデルは2つの独立した二次元系スピン1/2Heisenberg三角格子反強磁性体とIsing的J1-J2-J3ハニカム格子反強磁性体で捉えることができる。三角格子に由来する励起スペクトルは線形スピン波理論の分散関係とは異なり、複数のロトンライクミニマムを持つ。これはフェルミオニックスピノンを用いた計算によって示される結果と類似している。ハニカム格子に由来する分散関係は高エネルギー領域に現われ、線形スピン波理論で捉えることができた。

口頭

Detail measurement on non-Kitaev term spin dynamics in $$alpha$$-RuCl$$_{3}$$

中島 健次; 児島 佑樹*; 栗田 伸之*; 田中 秀数*

no journal, , 

2次元ハニカム格子上に配置された$$S=1/2$$の量子スピンが3つの非等価なイジング型相互作用によって結ばれるキタエフ模型は、基底状態が量子スピン液体となりなおかつ厳密解を持つ唯一の模型である。2次元磁性体$$alpha$$-RuCl$$_{3}$$が候補物質として広く研究されているが、現実の系として、キタエフ項以外による相互作用の系が存在し、それがこの系の磁性の理解を困難にしている。我々は、$$alpha$$-RuCl$$_{3}$$の純良結晶を用い、非キタエフ項の効果を明らかにするために、この項が支配的となる低温,低エネルギー領域のスピンダイナミクスの精密測定を試みている。発表においては、最新のデータと解析結果を紹介する。

口頭

$$alpha$$-RuCl$$_{3}$$における非キタエフ項寄与のスピンダイナミクスの中性子非弾性散乱による測定

中島 健次; 児島 佑樹*; 栗田 伸之*; 田中 秀数*

no journal, , 

中性子散乱を用いた$$alpha$$-RuCl$$_{3}$$の磁気励起の精密測定結果について報告する。$$alpha$$-RuCl$$_{3}$$の磁気励起に関する中性子散乱以外も含めた実験の報告や理論的な議論と比較し、我々の実験で得られた磁気励起の微細な構造やその温度変化について考察する。

口頭

スピン1/2 Heisenberg三角格子・Isingハニカム格子複合反強磁性体Ba$$_{2}$$CoTeO$$_{6}$$のマグノンとスピノン

児島 佑樹*; 栗田 伸之*; 田中 秀数*; 中島 健次

no journal, , 

二次元性の良いスピン1/2 Heisenberg三角格子反強磁性体を含むBa$$_{2}$$CoTeO$$_{6}$$の磁気励起の観測結果から議論を行う。Ba$$_{2}$$CoTeO$$_{6}$$の磁気モデルは二つの独立した二次元系スピン1/2 Heisenberg三角格子反強磁性体(サブシステムA)とIsing的J1-J2-J3ハニカム格子反強磁性体(サブシステムB)で捉えることができる。

口頭

Detail measurement on low temperature spin dynamics in $$S$$=1/2 honeycomb antiferromagnet, $$alpha$$-RuCl$$_{3}$$

中島 健次; 児島 佑樹*; 栗田 伸之*; 田中 秀数*

no journal, , 

中性子散乱を用いた$$alpha$$-RuCl$$_{3}$$の磁気励起の特に低エネルギー側の精密測定結果について報告する。$$alpha$$-RuCl$$_{3}$$の磁気励起に関する中性子散乱以外も含めた実験の報告や理論的な議論と比較し、我々の実験で得られた磁気励起の微細な構造やその温度変化について考察することで、この系におけるKitaev模型の実現を探る。

口頭

スピン1/2三角格子反強磁性体$$mathrm{Ba_3CoSb_2O_9}$$の構造的な連続励起と短距離相関

児島 佑樹*; 中島 健次; 栗田 伸之*; 田中 秀数*; 河村 聖子; 村井 直樹

no journal, , 

スピン1/2 Heisenberg三角格子反強磁性体の基底状態は120$$^circ$$構造の秩序を持つというコンセンサスがある。一方でスピン1/2 Heisenberg三角格子反強磁性体$$mathrm{Ba_3CoSb_2O_9}$$の磁気励起スペクトルには線形スピン波理論では説明できない特徴が現われており、議論が続いている。その顕著な例としてロトン的極小現象と構造的な連続励起が挙げられる。ロトン的極小現象においては連続励起との準位反発などの理論的提案がいくつかなされているが、構造的な連続励起については今後の理論的解明が期待されている。今回の発表では我々は$$mathrm{Ba_3CoSb_2O_9}$$の磁気励起スペクトルの温度変化から構造的な連続励起における特徴を明らかにする。我々はJ-PARC物質・生命科学実験施設(MLF)の冷中性子ディスクチョッパー型分光器AMATERASを用いて3点の温度条件で$$mathrm{Ba_3CoSb_2O_9}$$の磁気励起スペクトルを得た。常磁性相($$T=4.3$$K)の励起スペクトルでは単マグノンのブランチは崩壊していたが、構造的な連続励起は常磁性相でも構造を残すことが明らかになった。

口頭

スピン1/2三角格子反強磁性体の磁化過程と磁気励起

児島 佑樹*

no journal, , 

スピン1/2三角格子反強磁性体(S=1/2 TLAF)とは三角格子上に局在スピンが配置され隣接スピンと相互作用する系のことである。三角格子は最もシンプルな二次元格子の一つであるが、S=1/2 TLAFは多彩な量子現象を引き起こす。例えば、磁化過程においては量子ゆらぎのcollinear状態安定化によって磁化プラトー現象が、磁気励起においては分散関係が極小値を持つroton-like minimumが確認されている。実験的アプローチから見れば、S=1/2 TLAFには比較的理想的な候補物質がBa$$_{3}$$CoSb$$_{2}$$O$$_{9}$$をはじめとしていくつか見つかっている。S=1/2 TLAFは理論・実験の両面からアプローチすることで量子磁性体の解析手法を洗練するのによい研究対象であるといえる。本発表では、私のこれまでの研究を中心に、S=1/2 TLAFの候補物質・磁化過程・磁気励起について様々な理論と比較しながら検討を行う。

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