| Project/Area Number |
22K14010
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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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 (2023)
Institute of Physical and Chemical Research (2022) |
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Principal Investigator |
Kitou Shunsuke 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (20887327)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 電子軌道 / 放射光 / X線回折 / スピン-軌道相互作用 / パイロクロア格子 / 多極子秩序 |
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| Outline of Research at the Start |
4d, 5d, 4f電子系では相対論的スピン-軌道相互作用の影響がその物性に顕在化することがある。この結果、スピンと軌道の自由度が絡み合い電子密度を再構成することで、多極子秩序を形成し、トポロジカル伝導相や磁気スキルミオンなど魅力的な量子物性現象の舞台を提供する。しかし、「隠れた秩序」と呼ばれる多極子秩序状態を電子密度分布として実空間で観測した例はない。本課題では、申請者が独自に確立した精密電子密度解析法を含む多角的な構造物性研究手法を組み合わせることで、多極子秩序の実空間観測を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
In 4d, 5d, and 4f electron systems, the effects of relativistic spin-orbit interaction can manifest in their physical properties. As a result, the entanglement of spin and orbital degrees of freedom can reconstruct electron density, leading to the formation of multipole order. However, until now, there have been no examples of observing multipole order states, referred to as "hidden order," as electron density distributions in real space. In this study, by combining high-energy X-ray diffraction at the synchrotron facility SPring-8 with a core differential Fourier synthesis method developed by the applicant, we successfully achieved real-space observation of multipole order in pyrochlore-type oxides.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本課題を通じて、多極子状態を価電子密度分布として実空間観測する方法を確立することができた。この研究手法は、我が国が世界に誇るSPring-8放射光施設で得られる高エネルギーX線の性能を最大限に活かしたものであり、高い独創性と幅広い汎用性がある。今後、この手法を用いることで、多極子状態を構成する波動関数や相互作用の大きさを直接的に評価できるだけでなく、物質開発に対する設計指針や、量子多体系におけるエンタングルメント状態への情報提供が可能となるかもしれない。
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