Topologically induced electronic properties in quasicrystal approximants
Publicly Offered Research
| Project Area | Hypermaterials: Inovation of materials scinece in hyper space |
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| Project/Area Number |
20H05261
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
那波 和宏 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (10723215)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 近似結晶 / 中性子散乱 / ホール抵抗 / トポロジー |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は近似結晶の電子物性を再検証し、磁気構造及び磁気ダイナミクスとの関連性を明らかにすることを目的とする。周期系においては磁気秩序が電子バンドのトポロジーを誘起しホール効果等の電子物性に関する巨大応答を生ずることが明らかにされている。近似結晶についても、磁気秩序が発現すれば、クラスター型の構造に由来した相互作用の競合によって周期系と同様またはそれ以上の電子物性の応答を生ずる期待がある。そこで近似検証を舞台に、物性測定及び中性子散乱実験を並行して行い、近似結晶の電子物性と磁性の関係性を電子バンドのトポロジーの観点から整理することを試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
周期系において電子バンドのトポロジーを磁気秩序によって制御しようという試みが進んでいる。本研究では近似結晶を舞台に電子物性を再検証し、近似結晶の電子物性と磁性の関係性を電子バンドのトポロジーの観点から整理することを目標としている。研究二年度目は研究初年度に測定したAu-Al-Tb 1/1近似結晶のホール抵抗に関する測定結果の解釈を進めるため、本物質の磁性を中性子散乱によって研究した。具体的にはホール抵抗の測定を進めたAu-Al-Tb 1/1近似結晶の磁気構造及びTbの磁気異方性の解明を進めた。研究用原子炉JRR-3の再稼働に伴い三軸分光器GPTASの利用が可能となったため、本分光器を用いて単結晶中性子回折実験を行った。その結果、磁気モーメントが[111]軸周りに渦巻き状にねじれた磁気構造を示すことが明らかになった。Tbは磁気モーメントは強い一軸異方性を有するが、その主軸の向きはAu-Ga-Tb 1/1型近似結晶等他の1/1近似結晶と共通であることを反映している。また、4SEASONS（J-PARC）における単結晶・多結晶非弾性中性子散乱実験を行い、結晶場励起の測定を行った。その結果、Au-Ga-Tb 1/1型近似結晶やAu-Si-Tb 1/1近似結晶に比べてTbの異方性エネルギーが半分強程度にまで抑制されていることが分かった。このことは原子置換による一軸異方性のチューニングが原理的には可能であることを示唆しており、興味深い結果である。
実験的に決定した磁気構造をもとにすれば磁場中でメタ磁性転移を起こすとスカラースピン・カイラリティは有限となる。したがって、研究初年度に発見した単純に磁化に比例しないホール抵抗の成分がスカラースピン・カイラリティに起因する可能性は十分にあり得ることが示唆された。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(13 results)
