Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
(1)一軸応力によるスキルミオンの異方的変形(2)ポリマーおよびセラミクス強誘電体の圧電効果，強磁性体における磁歪現象をFinsler幾何モデルによって研究する。これらは，外力に対する力学的応答が異方的(=方向依存)に現れるという特徴を持つ。その異方性の起源はミクロな原子や電子の相互作用の異方性であるとされているが，「その相互作用の異方性がどこから来るのか」という問題がある。そこで，物質内部の距離が外力によって方向依存になると考える。すると，この方向依存の距離から自然にミクロな相互作用の異方性が生まれ，その結果，力学的応答が異方的になる。この離散幾何的な考え方で上記の例が説明できることを示す。
この研究は(1) 一軸応力によるスキルミオンの異方的変形の起源(2) 強誘電体の圧電効果，強磁性体における磁歪現象の統一的描像を主テーマに出発した。(2)に関しては、令和2年度に既に論文化なされたため（https://doi.org/10.1103/PhysRevB.104.024402）、令和３年度は(1)を実施し、さらに追加の研究を実施した(http://arxiv.org/abs/2112.02173 ：Results in Physics に掲載予定)。(1)では、磁石に応力をかけるとスキルミオンの形が円形から楕円形に変化するのはなぜかという問題に、Finsler幾何(Finsler Geometry:FG)という距離の異方性を扱う数学的方法を適用した。スキルミオンが変形するのは、その相互作用定数（Dzyaloshinskii-Moriya Interaction:DMI）Dが方向依存になる、即ち、DxとDyの大きさが異なるためということが知られていた。しかし、これまで数値計算では、方向依存のDMI定数Dx,Dyをinputデータとして仮定していた。一方、申請者らのFGモデルではinputするのは実験と同じく外力のみである。FGモデルでは内部自由度として「ひずみ場」を導入する。このひずみ場が外部応力で向きを変えることで物質内部に「距離の異方性」が発生する。このように、外力によって内部自由度が異方性を帯びると、物質内部のFinslerの距離が方向依存になる。これにより、微分が方向依存になることで、微分で表わせる相互作用が異方的になる。追加の研究では、一軸応力はスキルミオンを安定化・不安定化させるという実験結果を、数値計算で再現した。異方的変形を再現するために導入したひずみ場は、スキルミオンの安定化・不安定化にも役割を果たすことを示した。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 Other
All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results, Peer Reviewed: 4 results, Open Access: 3 results) Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)
Results in Physics (accepted for publication)
Volume: 1 Pages: 1-30
Physical Review B
Volume: 104 Issue: 2 Pages: 1-17
10.1103/physrevb.104.024402
Journal of Physics: Conference Series
Volume: 2090 Issue: 1 Pages: 012080-012080
10.1088/1742-6596/2090/1/012080
Physics Letters A
Volume: 396 Pages: 127230-127230
10.1016/j.physleta.2021.127230
https://koibuchihiroshi.sakura.ne.jp/
