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磁性イオンがハニカム格子をなすイリジウム化合物がスピン-軌道量子液体であることを発見

発表日:2018年2月15日

スピン-軌道量子液体の発見

1.発表者:

北川健太郎(東京大学大学院理学系研究科物理学専攻講師

高木 英典(東京大学大学院理学系研究科物理学専攻教授/独マックスプランク固体研究所所長)

2.発表のポイント:

◆磁性体中の磁気モーメントが極低温まで自発的対称性の破れ(磁気秩序)を示さず、量子力学的に揺らいでいる新奇な液体状態をイリジウム化合物において発見。

◆ハニカム格子(蜂の巣)上に置かれた磁気モーメントの間に隣り合うモーメントが特定の方向を向く相互作用があるときに出現すると理論的に指摘され、現実の物質での実現が期待されていた。

◆本物質を舞台に、液体の背景に潜むとされる新奇な励起(さざなみ)の探索が本格化することが期待される。

3.発表概要:

東京大学大学院理学系研究科物理学専攻の北川健太郎講師と高木英典教授は、独マックスプランク研究所高山知弘グループリーダー、松本洋介研究員、George Jackeli 研究員らとの国際共同研究により、磁性イオンがハニカム(蜂の巣)格子(注1)をなすイリジウム化合物H3LiIr2O6がスピン-軌道量子液体であることを発見しました。イリジウムイオンの磁気モーメント(注2)は電子のスピンと原子の周りの軌道運動のモーメントの結合からなります。これがハニカム格子上に置かれると量子液体(注3)と呼ばれる新奇な状態が発現し、そこにはマヨラナフェルミ粒子(注4)してふるまう奇妙な励起(さざなみ)が存在することが理論的に指摘されていました。このため量子液体実現をめぐって世界的な物質開発競争となっていました。研究グループは、H3LiIr2O6において電子スピンと軌道モーメント複合体である磁気モーメントが、極低温まで凍結せず、量子的に揺らいだ液体状態にあることを実験的に明らかにし、スピン-軌道量子液体が実現していると結論しました。本研究成果は英国科学誌Natureの2018年2月15日号に掲載されます。

※以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

添付リリース

http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0471416_01.pdf

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