第4回物理教室談話会(平成12年度)

題目 交替スピン鎖に見る融合磁性
Mixed magnetism in mixed-spin chains
講師  山本 昌司  氏    (岡山大院自然科学研究科)
S. Yamamoto (Okayama Univ.)
日時 6 月  28 日(水)14:00 - 15:30
June 28,      16:00-17:30
場所 コラボレーション室(コラボレーションセンター3階)
Collaboration room (in Collaboration center)
要旨 ここ数年、異なるスピン量子数の混在する低次元磁性体の議論が賑やかであ る。スピンの整数/半整数により、基底状態からの励起にギャップが有る/無いとすれば、スピンが混じったらどうなるのだろう? 最初はこんな素朴な疑問から始まったように思う。異種類のスピンが混在しても、基底状態の磁性/非磁性にはなお自由度がある。その幾何学配置により、系は disordered 
massive にも ordered massless にもなる。ここで取りあげるのは後者すなわちフェリ磁性であり、2種類のスピンが交互に並ぶ一次元鎖を考える。 強磁体/反強磁性体の基底状態磁化が飽和値/零であるのに対比して、フェリ磁性体の基底状態磁化は中間的な値を取っており、これを減少/増加させる2種類の基底状態励起が可能である。前者は波数2次の分散をもちまさに強磁性的、後者はギャップをもちハルデイン磁性体の様相を呈している。この共存する2つの素励起は、フェリ磁性体の静的・動的性質に、強磁性的・反強磁性的融合磁性という色合いを持たせ、両者の共存・競合は極めて興味深い。

In recent years, low-dimensional mixed-spin magnets have vigorously been discussed. Considering Haldane's conjecture, which proposes qualitative difference between integer- and half-integer-spin chains, what is expected for mixed-spin chains? We might begin our argument from a naive question of this kind. Mixed spin chains do not necessarily have magnetic ground states. According to the geometry of the spin alignment, the system may be disordered and massive or be ordered and massless. We here discuss the latter, that is, the 
ferrimagnetism, employing one-dimensional alternating-spin models. In contrast with the ferromagnetic and antiferromagnetic ground states 
whose magnetizations are saturated and zero, respectively, the ferrimagnetic ground states have in-between magnetizations and may therefore be excited twofoldly. The ferromagnetic excitations, 
reducing the ground-state magnetization, forms a quadratic dispersion relation, while the antiferromagnetic excitations, enhancing the 
ground-state magnetization, are gapped from the ground state. These coexistent elementary excitations are so interesting as to bring a ferromagnetic and antiferromagnetc mixed aspect into both static and 
dynamic properties of ferrimagnets.

Key words
世話人 岡田耕三  (内線7807)