HOME不純物誘起反強磁性秩序
我々はランダム量子スピン系(例えば、磁性体における不純物問題)における量子ゆらぎと乱雑さの共存・競合の機構の解明に強く興味を持ち研究を行ってきた。本研究は、量子ゆらぎの効果が顕著となるような低温で非磁性な状態にある物質に非磁性な原子をランダムにドープすることにより磁性が発現する、いわゆる「不純物誘起反強磁性秩序」の発現機構の研究である。ここでの非磁性状態とは、量子ゆらぎのためスピンがクラスターを形成して全体としてスピンがどこも向いていない状態であり、低温であらわれる量子系特有の状態である。本研究では、クラスターが二つのスピンからなるダイマーである場合を考え、それらが正方格子のボンド上に規則正しく存在する物質を考える。スピン・パイエルス物質がその例である。この状態を(非磁性不純物の置換に相当する)サイト希釈すると、ダイマーが壊れ、(有効スピンと呼ばれる)磁気モーメントが誘起する（上図の明るい部分が有効スピンを表している）。それらがまわりのダイマーを媒介にして相互作用することにより反強磁性長距離秩序(AFLRO)が誘起されるのである。さらに、我々は非磁性状態におけるボンド希釈の効果も調べた。ボンド希釈は不純物のドープによりスピン間の相互作用を切ることに相当している。ボンド希釈すると、抜いたボンドの両端に有効スピンが誘起する。我々は、それらの有効スピン間には二種類の有効相互作用が競合して存在し、それらの相互作用の強さが同等になるまで AFLRO が誘起されないことを明らかにした。 従来、この問題は平均場近似などの近似的手法で扱われてきたため、このような理解には至っていなかった。この結果は、数値的手法を用いて二次元性や乱雑さを正面から取り入れたからこそ得られた結果である。
関連論文：
- "Bond-Dilution-Induced Quantum Phase Transitions in Heisenberg
Antiferromagnets":
Chitoshi Yasuda, Synge Todo, and Hajime Takayama,
J. Phys. Soc. Jpn. 75, 124704 1-7 (2006). preprint: cond-mat/0607786.
- "Dilution Effects on Two-Dimensional Heisenberg Antiferromagnets
with Non-Magnetic Spin-Gapped Ground State":
Chitoshi Yasuda, Synge Todo, Munehisa Matsumoto, and Hajime Takayama,
Prog. Theor. Phys. Suppl. 145, 339-344 (2002). proceedings for YITP International Workshop 2001. preprint: cond-mat/0204397.
- "Bond-Dilution Effects on Two-Dimensional Spin-Gapped Heisenberg
Antiferromagnets":
Chitoshi Yasuda, Synge Todo, Munehisa Matsumoto, and Hajime Takayama,
J. Phys. Chem. Solids. 63, 1607-1611 (2002). proceedings for ISSP-Kashiwa 2001. preprint: cond-mat/0109137.
- "Site-Dilution-Induced Antiferromagnetic Long-Range Order in
Two-Dimensional Spin-Gapped Heisenberg Antiferromagnet":
Chitoshi Yasuda, Synge Todo, Munehisa Matsumoto, and Hajime Takayama,
Phys. Rev. B 64, 092405 1-4 (2001). preprint: cond-mat/0101337.
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