Letter 物性：量子スピン液体の磁性相と非磁性相 2011年3月31日 Nature 471, 7340 doi: 10.1038/nature09910 量子スピン液体相は、強い量子ゆらぎが原因となって通常の磁気秩序基底状態を回避し、磁気的に強く相互作用する系の探索に関して興味深い可能性を持つ。この相は当初、反強磁性に結合したS = 1/2スピンの三角格子モデルに対して理論的に予測された。最近、このような状態を持つことの有力な実験証拠を示す物質が得られている。多くの研究が、S = 1/2ハイゼンベルグ型スピンの理想的な三角格子が実際には3個の副格子による非共線的な120 °構造を持つ磁気秩序状態へと秩序化することを示しているが、量子ゆらぎのため秩序化した磁気モーメントはきわめて小さくなっている。ほぼ金属的なモット絶縁体で見いだされているように、高次のリング状交換相互作用が強い場合には、残留磁気秩序状態は完全に抑制される。このような機構によってスピン液体状態を形成する典型的な例である層状分子系κ-(BEDT-TTF)2Cu2(CN)3は、スピン1/2のBEDT-TTF二量体がほぼ等方的な磁気三角格子になるモット絶縁体である。250 Kという高い交換結合作用定数Jを持ちながら、通常の磁気秩序化を示す明瞭な特徴は20 mKまで得られていない。本論文では、ミューオンスピン回転法を使って低磁場を印加することによって、スピン液体相と磁気モーメントが強く抑制された反強磁性相との間に量子相転移が起こることを示す。この現象はきわめて小さいスピンギャップを持つスピン励起状態のボーズアインシュタイン凝縮として記述できる。高磁場では、スピン励起状態を壊す閾値と考えられる第二の転移が見られる。我々の研究は、低温の磁気相図を明らかにするとともに、特徴的な臨界特性の測定を可能にする。この結果を最新の理論モデルと詳細に比較し、それによってスピン液体相の性質に関するさらなる情報が得られる。 Full Text PDF 目次へ戻る
