異方的量子スピンジグザグ鎖モデルの予測を実験的に実証

―新たな物質機能性の実現が期待―

この研究の主な対象者
企業・研究者の方
公開日 2025年08月07日

概要

堀文哉 理学研究科博士課程学生（現：東北大学助教）、松平広康 同博士課程学生、北川俊作 同准教授、石田憲二 同教授、鈴木大斗 広島大学博士課程学生、鬼丸孝博 同教授の研究グループは、近年提案された異方的量子スピンジグザグ鎖モデルの予測を実験的に実証しました。
　固体物理の分野では、通常の磁性体では見られない秩序状態や準粒子の研究が注目されています。以前、同研究のグループは希土類のイッテルビウム（Yb）原子がジグザグ鎖を形成する磁性半導体YbCuS₂において、格子間隔と非整合な周期をもつ磁気秩序（非整合磁気秩序）と電気的中性な準粒子を発見しました。この現象を説明する新たな理論モデルとして、異方的量子スピンジグザグ鎖モデルが提案され、いくつかの予測がなされていました。
　本研究ではYbCuS₂において、高圧下で銅（Cu）核の核四重極共鳴（NQR）測定を行いました。その結果、上記の理論モデルの予測と一致する基底状態の変化が観測されました。この高圧下での磁気状態は「奇パリティ磁気多極子秩序」と呼ばれる特殊な状態です。さらに、以前発見した中性準粒子を圧力で制御できることが分かりました。これらの成果は、理論モデルの妥当性を深めるだけでなく、スピントロニクス、マルチフェロイクス材料や量子コンピュータといった次世代デバイスへの応用が期待されます。
　本研究成果は、2025年8月1日に、国際学術誌「Communications Materials」にオンライン掲載されました。

詳しい研究内容について

異方的量子スピンジグザグ鎖モデルの予測を実験的に実証―新たな物質機能性の実現が期待―

研究者情報

研究者名 堀 文哉 Researchmap 研究者名 北川 俊作
京都大学 教育研究活動データベース 研究者名 石田 憲二
京都大学 教育研究活動データベース

関連部局

理学部・理学研究科