IMRAM

Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

東北大学
多元物質科学研究所

LAST UPDATE 2021/05/02

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    那波和宏 Kazuhiro NAWA
    助教 Assistant Professor
  • 所属
    Professional Affiliation

    東北大学多元物質科学研究所
    Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    無機材料研究部門 スピン量子物性研究分野
    Division of Inorganic Material Research, Quantum Spin Physics
  • 研究キーワード
    Research Keywords

    低次元磁性・フラストレート磁性
    中性子散乱
    物質開発・試料合成
    Low-dimensional/Frustrated magnetism
    Neutron scattering
    Material exploration/synthesis
研究テーマ
Research Subject
中性子散乱を用いた新しい磁気秩序や磁気励起の開発
Exploring new magnetic orders and excitations using neutron scattering technique

研究の背景 Background

物質は温度や圧力によって様々な相を生じます。例えば、温度を下げれば気体は液体、固体へと変化します。同様に、磁性体も温度や圧力によって様々な磁気的な相を示します。各々の相を支配しているのは、電子のスピンや軌道です。通常は磁性体の温度を下げるとスピンの向きがバラバラの状態(気体)から規則正しく並んだ状態(固体)に相転移します。しかし、中には量子ゆらぎと呼ばれる「波」の性質が強く働いてスピン液体や液晶状態など特異な電子状態が実現する場合があると期待されています。

Materials exhibit various phases depending on their temperature and pressure. For instance, a gas transforms into a liquid and then a solid when it is cooled down. Similarly, magnetic materials exhibit various magnetic phases. What dominates these phases are spin and orbital momentum of electrons. When magnetic materials are cooled down, they transform from “a gaseous phase” with randomly oriented spins, to “a solid phase” where spins are aligned regularly. However, we can even expect that spin liquid or spin nematic phases should be realized due to a wave nature, so called as quantum fluctuations.

研究の目標 Outcome

研究対象としているのは、スピンが一次元・二次元的なネットワークを組む低次元磁性体やスピン間の磁気的な相互作用が競合するフラストレート磁性体です。これらのモデル物質を自分で開発し、さらにそれらの物質を用いて中性子回折測定を行うことでスピン液体や液晶状態などの特異な量子状態における磁気構造や磁気励起を実証することを目指しています。

The target of this research is low-dimensional magnets, where spins are arranged in a one- or two dimensional network, and frustrated magnets, where magnetic interactions compete. We are aiming to prove exotic phases such as spin liquid or spin nematic phases experimentally by exploring new model compounds and performing neutron scattering experiments on them.

研究図Research Figure

Fig.1. 浮遊帯域溶融法により作製し た一次元結合交替鎖 Pb2V3O9 の単結 晶試料[1] Fig.2. 核磁気共鳴法(NMR)による 一次元フラストレート 磁性体 LiCuVO4 におけるスピン液晶状態 の検証[2] Fig.3. 強磁場磁化過程による一次元 フラストレート磁性体 NaCuMoO4(OH)におけるスピン液晶 状態の検証[3]

文献 / Publications

[1] J. Phys. Soc. Jpn. 80, 034710 (2011).
[2] Phys. Rev. B 90, 134401 (2014).
[3] J. Phys. Soc. Jpn. 83, 103702 (2014).

研究者HP