第7回QLC若手コロキウム
日時：2022年5月31日（火） 15:30～17:00
講演者：第3回QLC若手研究奨励賞、受賞者3名
ポーレ リコ（University of Tokyo）
北折曉（University of Tokyo）
大熊隆太郎（University of Oxford）
※Zoomによるオンライン開催
※登録用サイトへ登録した方に、開催当日までに会議IDをお送りします
１）15:30～16:00
講演者：Rico Pohle (University of Tokyo)
タイトル：Spin liquid and nematic states in the spin-1 honeycomb Kitaev model with bilinear-biquadratic interactions
アブストラクト：
The Kitaev model on the honeycomb lattice provides an elegant realization of a quantum spin liquid, showing fractionalized excitations and topological order [1]. While mainly discussed for materials with an effective spin-orbital entangled moment S=1/2 [2], recent studies suggest that the model could also be realized for S=1 or even larger S [3,4]. S=1 spin moments are special, since they allow not only for dipolar but also quadrupolar fluctuations on a single site. Such on-site quadrupole moments very naturally support higher-order biquadratic interactions, which can lead to unconventional states, as e.g. spin nematics [5]. In this talk, we show that the Kitaev model under the influence of bilinear-biquadratic interactions hosts many unconventional ordered and disordered phases. By using semi-classical Monte Carlo simulations explicitly designed to treat spin-1 magnets [6], we obtain a comprehensive phase diagram, showing various phases of dipolar and quadrupolar magnetic order. Surprisingly, we find that the competition between Kitaev and positive biquadratic interactions also promotes dimensional reduced, 1D phases and a chiral spin liquid state. Our results suggest that spin-1 Kitaev systems host unconventional phases for realistic model Hamiltonians and motivate their exploration in real materials.
[2] G. Jackeli and G. Khaliullin, Phys. Rev. Letters 102, 017205 (2009).
[3] P. P. Stavropoulos, D. Pereira, and H.-Y. Kee, Phys. Rev. Letters 123, 037203 (2019).
[4] A. Scheie et al., Phys. Rev. B 100, 214421 (2019)
[5] H. Tsunetsugu and M. Arikawa, J. Phys. Soc. Jpn. 75, 083701 (2006).
[6] K. Remund, R. Pohle, Y. Akagi, J Romhányi, and N. Shannon, arXiv:2203.09819.
２）16:00-16:30
講演者：北折曉（東京大学工学系研究科）
タイトル：創発インダクタンスの研究2022 -対象系の大幅増加-
アブストラクト：
磁気構造を電流駆動した際に生じるスピン起電力を電圧虚部として検出・利用する「創発インダクタ」の研究は、今まさに黎明期から成長期へと移ろう過渡期にある。2019年にらせん型磁気構造を念頭に置いて理論的に提唱された[1]のを皮切りに、2020年には実験的に実証[2]され、2021年には室温動作が実現[3]すると共に正負両方のインダクタンスが出うることを示唆する複数の理論研究が提示された[4-6]。そして2022年、創発インダクタの研究領域はさらなる拡大を遂げる。本セミナーではこの数年間の創発インダクタンス研究の発展を振り返った後、最新の研究状況を紹介する。今年の創発インダクタンス研究の鍵は”対象系の拡大”にある。過去の創発インダクタンス研究はらせん型の磁気構造を対象としていたが、昨年のIeda-Yamane論文[5]およびYamane-Fukami-Ieda論文[6]ではラシュバ系や強磁性体などへ適応範囲を拡張する理論的試みがなされていた。今回、我々はそれとはまた別のアプローチを通じて、創発インダクタンスが幅広い磁性体で観察されうることを示唆する結果を実験的に得た。当日はその詳細を解説する。
[2] T. Yokouchi et al., Nature 586, 232 (2020)
[3] A. Kitaori et al., PNAS 118, e2105422118 (2021)
[4] D. Kurebayashi and N. Nagaosa, Commun. Phys. 4, 260 (2021)
[5] J. Ieda and Y. Yamane, Phys. Rev. B 103, L100402 (2021)
[6] Y. Yamane, S. Fukami and J. Ieda, arXiv:2109.03558 (2021)
３）16:30-17:00
講演者：大熊 隆太郎（オクスフォード大）
タイトル：ファンデルワールス構造を持つヨウ化物磁性体における遍歴フラストレーション
アブストラクト：
結晶構造にファンデルワールス(vdW)ギャップを持つ物質は剥離による単層化や分光法(ARPES, STM)との相性の良さを活かすことで新しい量子現象を発見する舞台として注目を集めている。一方でvdW構造を有するバルク物質のライブラリはグラファイトのような元素ベースのものや遷移金属ダイカルコゲナイド/ハライドに限られている。我々はランタノイドヨウ化物LnAI (Ln = ランタノイド, A =主族元素) [1]が金属的な伝導性と磁性を有する数少ない強相関vdW物質であることを見出した。
LnAIでは主族元素がハニカム格子、ランタノイドが三角格子を組みヨウ素がvdW構造を形成する。GdGaIは室温で半金属的なフェルミ面を有するが低温でバンドの折り返しが生じ弱強磁性を伴う磁気秩序が生じる。バンド構造の変化は励起子絶縁体に期待される振る舞いであり、Gdがスカラースピンカイラティを持つtriple-qの秩序をしていることが予想される。一方でCeSiIは最低温まで金属性を保ったままサイクロイド型の磁気秩序を生じスピンの容易軸方向に特徴的な磁化ステップが生じる[2]。これらの物性を三角格子上の遍歴フラストレーションという観点から議論する。
[2] R. O, C. Ritter, G. J. Nilsen, Y. Okada Phys. Rev. Mater. 5, L121401(2021).
担当：和達大樹（兵庫県立大学）