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論文

Field-tuned quantum renormalization of spin dynamics in the honeycomb lattice Heisenberg antiferromagnet YbCl$$_3$$

Sala, G.*; Stone, M. B.*; Hal$'a$sz, G. B.*; Lumsden, M. D.*; Fay, A, F,*; Pajerowski, D. M.*; 河村 聖子; 金子 耕士; Mazzone, D. G.*; Simutis, G.*; et al.

Communications Physics (Internet), 6, p.234_1 - 234_7, 2023/08

https://doi.org/10.1038/s42005-023-01333-7
 被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)

We demonstrate and elucidate quantum effects on the honeycomb lattice through comprehensive inelastic neutron scattering measurements of the prototype honeycomb lattice quantum magnet YbCl$$_{3}$$ as a function of applied magnetic field. Examining the spectrum above the saturation field where linear spin-wave theory is essentially exact, we accurately determine the dominant nearest-neighbor Heisenberg interaction. Below the saturation field, we reveal a field-dependent energy renormalization of the entire magnetic spectrum; the sharp spin-wave modes as well as the multimagnon continuum. This renormalization is a quantum effect that can be accurately captured by the first 1=S correction in nonlinear spin-wave theory. Furthermore, we find that the application of a magnetic field induces a qualitatively new sharp feature inside the multimagnon continuum; the lower edge of a specific two-magnon component; which is complementary to the previously observed Van Hove singularity and demonstrates that structures within the multimagnon continuum can occur over a wide experimental parameter space and can be used as an additional means of identifying quantum phenomena.

論文

The $$f$$-electron state of the heavy fermion superconductor NpPd$$_5$$Al$$_2$$ and the isostructural family

目時 直人; Aczel, A. A.*; 青木 大*; Chi, S.*; Fernandez-Baca, J. A.*; Griveau, J.-C.*; 萩原 雅人*; Hong, T.*; 芳賀 芳範; 池内 和彦*; et al.

JPS Conference Proceedings (Internet), 30, p.011123_1 - 011123_6, 2020/03

https://doi.org/10.7566/JPSCP.30.011123

希土類(4$$f$$)やアクチノイド(5$$f$$)は、電子数の増加とともに複雑さを増し、様々な相互作用が競合して多様な状態が出現する。多体$$f$$電子系の結晶場分裂はバンド幅より狭いため、(1)高分解能の実験が必要で、(2)遍歴的なCeやU化合物は本質的に明瞭なスペクトルを示さない。また、(3)国際規制物質NpやPuなど超アクチノイド元素の取り扱いは厳しく規制されている。そこで比較的局在性の強い物質や希土類関連物質の、中性子散乱実験による磁気励起の研究が有益である。本稿では重い電子系化合物NpPd$$_5$$Al$$_2$$と関連物質の$$f$$電子状態について述べる。

論文

$$f$$-electron states in PrPd$$_5$$Al$$_2$$

目時 直人; 山内 宏樹; 鈴木 博之*; 北澤 英明*; 萩原 雅人*; 益田 隆嗣*; Aczel, A. A.*; Chi, S.*; Hong, T.*; 松田 雅昌*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 87(9), p.094704_1 - 094704_8, 2018/09

https://doi.org/10.7566/JPSJ.87.094704
 被引用回数：6 パーセンタイル：46.54(Physics, Multidisciplinary)

中性子非弾性散乱実験によりPrPd$$_5$$Al$$_2$$の$$f$$電子状態を明らかにした。この物質のユニークな結晶構造に起因する2次元的な結晶場ポテンシャルにより、大きな$$J_z$$を伴う平べったい$$f$$軌道が安定化し、イジング型の磁気異方性が生じることがわかった。この2次元的な結晶場ポテンシャルは同じ結晶構造を持つ希土類化合物RPd$$_5$$Al$$_2$$に共通に存在し、重い電子系超伝導体NpPd$$_5$$Al$$_2$$におけるXY型磁気異方性への変化を系統的に説明することができる。それは、$$f$$電子の局所的な性質がこの物質系の物性発現機構において非常に重要であり、NpPd$$_5$$Al$$_2$$における重い電子系超伝導にも関与している。

論文

Magnetic structure and dispersion relation of the $$S$$=1/2 quasi-one-dimensional Ising-like antiferromagnet BaCo$$_{2}$$V$$_{2}$$O$$_{8}$$ 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

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.96.024439
 被引用回数：12 パーセンタイル：51.46(Materials Science, Multidisciplinary)

BaCo$$_{2}$$V$$_{2}$$O$$_{8}$$ consists of Co chains, in which Co$$^{2+}$$ ion carries a fictitious spin $$frac{1}{2}$$ with Ising anisotropy. We performed elastic and inelastic neutron scattering experiments in BaCo$$_{2}$$V$$_{2}$$O$$_{8}$$ in magnetic field perpendicular to the $$c$$ axis which is the chain direction. With applying magnetic field along the $$a$$ axis at 3.5 K, the antiferromagnetic order with the easy axis along the $$c$$ 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 $$b$$ 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 $$frac{1}{2}$$ $$XXZ$$ 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.

口頭

RPd$$_5$$Al$$_2$$ (R: Pr, Nd)の$$f$$電子状態

目時 直人; 山内 宏樹; 北澤 英明*; 鈴木 博之*; 萩原 雅人*; 益田 隆嗣*; 松田 雅昌*; Aczel, A. A.*; Songxue, C.*; Hong, T.*; et al.

no journal, , 

重い電子系超伝導体NpPd$$_5$$Al$$_2$$の5$$f$$電子状態と重い電子の起源を解明するため、結晶構造が同じ希土類化合物の電子状態を中性子散乱実験により明らかにした。PrPd$$_5$$Al$$_2$$とNdPd$$_5$$Al$$_2$$の結晶場励起を観察し、正方対称の結晶場ハミルトニアンを解析的に対角化した結果と比較して$$f$$電子状態を決めた。結晶場パラメーター$$A_{lm}$$が物質に依らずほぼ同じであることは、有効点電荷ポテンシャルもほぼ同じことを意味する。これらの結果からNpPd$$_5$$Al$$_2$$やUPd$$_5$$Al$$_2$$の5$$f$$電子状態を明らかにすることができた。

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