磁性金属・磁性絶縁体のマグノンの寿命と相関効果の解明
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22K03509
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
加藤 康之 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (50708534)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
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| Keywords | トポロジカル磁性 / 金属磁性体 / 量子スピン系 / スピン波理論 |
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| Outline of Research at the Start |
磁性体の準粒子マグノンを利用した量子技術の提案・実証例が多く報告されています．本研究ではそうした量子技術への応用を見据えた良い制御性を持つマグノンの実現の指針を与えることを目指します．良い制御性のためには寿命が長く，マグノン同士の相関効果が外部磁場等で調節可能で，伝導電子と結合するといった性質を併せ持っていることが望まれます．どのような物質でこれらが実現可能かという問に，数値計算を用いた理論的なアプローチによって答えていきます．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度，磁性体に関する研究成果を３報の論文を出版しました．その内容は，（１）空間反転対称性を有する立方晶における磁気ヘッジホッグ格子の安定性の有効模型解析，（２）空間反転対称性を有する正方晶における磁気スキルミオン格子の温度磁場相図解析，（３）磁気ヘッジホッグ格子相における温度磁場誘起トポロジカル転移です．
（１）では，基底状態に注目した有効模型解析を実装し，双二次相互作用が磁気ヘッジホッグ格子の安定性に重要な寄与をもたらすことを明らかにした．（２，３）では，金属磁性体のスピン模型に対して，申請後に出版に至った文献[Y. Kato and Y. Motome, Phys. Rev. B 105, 174413 (2022)]で提案した適用範囲の広い手法を実装し，数値厳密な広域の温度磁場相図の作成や詳細な解析に十分耐えることを明らかにした．（２）では，有限温度有限磁場領域に磁気スキルミオン格子相が安定化することを見出し，その安定化には，双二次相互作用と高調波成分の相互作用が重要な役割を果たすことを明らかにした．（３）においては，異なる磁気ヘッジホッグ相が競合する場合に注目し，温度磁場相図の有効模型解析を行った．相図には磁気ヘッジホッグの密度が不連続に変化するトポロジカル転移を複数種類見出している．通常の一次転移や二次転移の他に，比熱や磁化といった通常の熱力学量には特異性を示さない隠れたトポロジカル転移が至る所に現れることを明らかにした．関連して，国際会議２件，国内会議2件の発表を行なっている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまで，申請時には予想していなかった磁気ヘッジホッグ密度が不連続に変化する隠れたトポロジカル転移などの発展的問題の成果がでている．一方でフロー方程式の方法によるスピン励起の解析については継続的に研究を続けている．
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| Strategy for Future Research Activity |
フロー方程式の方法によるスピン励起の解析については継続的に行い，２次元量子磁性体に注目して実装例を示す予定である．また，近年実験が急速に発展している量子スピン液体における強相関準粒子の数値解析についても示す予定である．
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Report
(1 results)
Research Products
(7 results)
