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2016/06/17

2016-06-17 プレスリリースのお知らせ「正四面体スピンによる熱力学への挑戦」(木村助教)

 四面体の頂点にスピンが配置しお互いが反対向きに向きたがる場合、スピン同士にフラストレーションが生じるため、複数の最安定状態が存在することが知られています。しかし物質中でこの状態が実現することは、絶対零度でエントロピーはゼロであるとする熱力学の第三法則と矛盾します。自然界はこの矛盾を解消するために、科学者に気づかれにくい方法で、新しい状態を発現させます。このためフラストレート磁性体は、物性物理学の分野において、新しい状態の探索の場として興味を持たれています。
今回、基礎工学研究科物質創成専攻物性物理工学領域木村研究室の木村健太助教、東京大学物性研究所の益田隆嗣准教授らの研究グループは、Australian Nuclear Science and Technology Organization (ANSTO)、台湾成功大学と共同で、フラストレート磁性体の一種であるブリージングパイロクロア磁性体Ba3Yb2Zn5O11について中性子散乱実験を行いました。その結果、磁気スペクトルは二つの安定状態を有する正四面体スピンモデルで説明され、熱力学の法則と一見矛盾する結果が得られました。そこでさらに極低温比熱測定を行ったところ、絶対零度に近づくにつれてエントロピーが徐々に変化し、最終的に一つの状態が選択され、新しいスピン液体状態が実現していることが確認されました。この状態は量子コンピュータに応用されることが期待されます。
 本研究は米国科学誌「Physical Review B(Rapid Communication)」で近日中に公開されます。また、同誌のEditors’ Suggestion(注目論文)にも選ばれました。


ResOU「正四面体スピンによる熱力学への挑戦 」


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