Excitation of Majorana fermion by RF electromagnetic wave absorption in 100 T magnetic fields
| Project/Area Number |
22KF0112
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| Project/Area Number (Other) |
22F22332 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 外国 |
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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 |
松田 康弘 (2023) 東京大学, 物性研究所, 教授 (10292757)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ZHOU XUGUANG 東京大学, 物性研究所, 外国人特別研究員
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| Host Researcher |
松田 康弘 (2022) 東京大学, 物性研究所, 教授 (10292757)
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| Foreign Research Fellow |
ZHOU XUGUANG 東京大学, 物性研究所, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2024: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
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| Keywords | キタエフスピン液体 / マヨラナフェルミオン / 超強磁場 / キタエフ量子スピン液体 / マヨラナフェルミ粒子 |
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| Outline of Research at the Start |
マヨラナフェルミ粒子はトポロジカル秩序において最も重要な概念の一つであり、その実現と物理的振る舞いの研究は非常に重要になっている。近年、実験的および理論的研究により、量子スピン液体または近藤絶縁体においてマヨラナフェルミ粒子の実現が可能と予測されている 。本研究では、未解明のα-RuCl3 とYbB12 において、スピン液体の連続励起、及び、マヨラナ粒子から重い荷電フェルミ粒子への変換現象を、100 T磁場を用いて明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
電磁波発信受信プローブの開発を継続して行い、低温環境でプローブをマイクロ秒のパルス幅の破壊型超強磁場に対応させるため、電磁ノイズ対策などの開発を行った。破壊型パルス磁場の発生については 、既存の電源設備である一巻きコイルを用い、140テスラまでの実験を行った。RF電磁波発信受信測定装置を新規に作成し、試験的な実験を行った。磁場発生は破壊を伴い、 また早い磁場掃引にともなう誘導電流の問題をさけるため、機械的強度の確保をしつつ非金属であることが必要であり、導波管には十分注意を払い、高効率のRF伝送を実現する見込みを得た。具体的には、透過配置で100 GHz帯の高周波吸収測定系の試作を行った。同時に低温環境において 、RuCl3と同様にキタエフスピン液体状態の実現が期待されるNaCoTeOを対象に、100 Tまでの強磁場下で、様々な磁場角度において磁化測定を行った。その結果、ハニカム面に磁場を垂直に印加した場合に中間磁場領域でマヨラナギャップの形成におけるスピン液体状態の実現を示唆する結果を得ることができた。RuCl3で得られているこれまでの結果と整合し、磁場誘起スピン液体状態がハニカム面に垂直方向の磁場により誘起される現象が普遍的であると言える。また、YbB12については、RF電磁波応答について予備的測定を行った。マヨラナフェルミ粒子が磁場中で思い電子に変化する磁場領域の確認を行った。YbB12とキタエフ物質の比較から、重い荷電フェルミ粒子と中性マヨラナフェルミ粒子との関係の解明につなげる。
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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
磁場誘起スピン液体状態をRuCl3に加えて。NaCoTeOについても見いだせたことは、当初の計画を超えて、マヨラナフェルミオンの性質の解明に大きく進展をもたらすと期待できる。RF電磁場吸収システムの構築も順調に推移しており、計画は順調に進んでいると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
RuCo3,NaCoTeO,について、キタエフスピン液体相における連続励起、及び、YbB12についてマヨラナ粒子から重い荷電粒子への変化について、RF電磁波吸収測定から検出し、本研究の成果のまとめを行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
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[Presentation] Magnetization Process of Na2Co2TeO6 under an Out-of-Plane Magnetic Field up to 100 T2023
Author(s)
Xu-Guang Zhou, Chaebin Kim, Han Li, Kazuki Matsui, Yuto Ishii, Akira Matsuo, Zhuo Yang, Atsuhiko Miyata, Yoshimitsu Kohama, Koichi Kindo, Wei Li, Je-Geun Park, Yasuhiro H. Matsuda
Organizer
日本物理学会
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