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物理:真性局在化モードの離散性を反強磁性体で直接観測

Nature 432, 7016 doi: 10.1038/nature03038

強い非線形性をもつ離散系では、励起の空間的拡がりが格子間隔と同じ程度になり、その影響を受けることがあり得る。「離散動」や「格子ソリトン」と呼ばれることもある、このような真性局在化モード(ILM)は、 離散非線形格子力学でのエネルギー局在化の原因になる。そのエネルギー構造は、調和格子の欠陥が局在化したモードのものに似ているが、ソリトンのように運動し得る。(しかし、ソリトンとは違って相互間の衝突によりエネルギーの一部を交換する。)これら局在化したエネルギーの「ホットスポット」は、結合したジョセフソン接合の環状配列、光導波管配列、2次元非線形光子結晶、超微細カンチレバー配列など、さまざまな系で取り扱われてきた。また、個々のILMが同定されたわけではないが、原子結晶にも局在化した励起が存在する証拠が見つかっている。今回我々は、非線形分光分析の手法を用い、反強磁性体のスピン格子中に、離散的な局在化した励起を観測したことを報告する。この検出法では、個々のILMの性質を調べることができる。それぞれのILMの消滅は時間に依存する信号の中で階段状に記録され、ILM励起のエネルギー段差が一意に定義されるという結果が得られた。

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