도호쿠 대학은 압력에 의해 "스핀 S = 1/2 삼각 격자 반 강자성체 Cs2CuCl4"의 결정을 왜곡하여 교환 상호 작용을 정밀하게 제어하고 강자장 하에서 "전자 스핀 공명"이라는 방법으로 조사함으로써, 순차적으로 나타나는 복수의 새로운 자기상을 발견했다.이번 연구 성과는 헬름홀츠 협회 독일 연구 센터, 미국 국립 고자장 연구소, 고베 대학, 오사카 부립 대학, 도쿄 공업 대학의 연구자와의 국제 공동 연구에 의한 것.
삼각 격자 반강자성체에서는, 모든 자기 상호작용을 만족시키는 안정상태가 존재하지 않는 「기하학적 좌절」이라고 불리는 상태를 갖고, 다수의 상태가 비틀어져 있다.이것은 작은 자극으로 상태가 극적으로 바뀔 것으로 예상되었다.특히, 자기의 단위인 스핀이 최소의 1/2을 취하는 경우에는, 「양자 흔들림」이 크고, 이 효과가 증폭된다.그러나 지금까지 그 예상에 대한 체계적인 실험에 의한 검증은 거의 이루어지지 않았다.
이번에 스핀이 최소값인 1/2을 가지며, 정삼각형으로부터 왜곡된 구조를 가지는 「삼각 격자 반강자성체 Cs2CuCl4」에 2기가파스칼의 고압을 가하고 동시에 25테슬라의 강자장을 가한다. 따라서 거의 연속적인 교환 상호 작용의 비율 변화와 자기 편극의 상당한 제어에 성공했다.또한,이 상태에서 자기 특성을 결정하기 위해 "전자 스핀 공명 측정"법에 의해 순차적인 양자상 전이가 발견되었다.
고압에 의해 상호작용을 정밀하게 제어하고, 이것에 강자장을 가함으로써 새로운 자기상을 발견한 이번 성과는 극한 환경하에서의 좌절 자성체에서의 양자상 전이의 연구에 새로운 가능성 을 가져왔다.
