超低速ミュオンをプローブとするカイラル磁性結晶のダイナミクス探索

• Project Area: Frontier of Materials, Life and Elementary Particle Science Explored by Ultra Slow Muon Microscope
• Project/Area Number: 24108506
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The Open University of Japan
• Principal Investigator: 岸根 順一郎 放送大学, 教養学部, 教授 (80290906)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: カイラル磁性体 / スピン位相 / 非線形性 / 非対称性 / 非平衡 / ミュオン / カイラリティ / スピンダイナミクス / コヒーレンス

Research Abstract

超低速ミュオンが得意とする時空スケールが絡む現象の宝庫として「カイラル磁性結晶における磁気構造とダイナミクス」をテーマとする理論研究を展開する。申請者（岸根）らはこれまでに、構造カイラリティを持つ磁性結晶である「カイラル磁性結晶」を舞台とする新磁性分野を開拓してきた。水晶のようにカイラリティを持つ結晶が磁性を持つ場合、スピン・軌道相互作用に由来する弱い「ジャロシンスキー・守谷（ＤＭ）相互作用」によってスピン磁気モーメントの向きが特定の巻き方（カイラリティ）を保持して周期的に捻じれた「カイラルらせん磁気構造」が極めて安定に現れる。この状態は、スピン磁気モーメントというベクトル的自由度の「位相変調」が結晶の構造カイラリティ（カイラル対称性の破れ）によってマクロスケールで保持された非整合磁気秩序であり、その空間周期は数百オングストロームに達する。さらに、カイラルらせん磁気構造に0.1テスラ程度の弱磁場を印加すると磁気構造の空間周期を無限大 (試料サイズ) まで周期的に変調することができる。これがカイラル磁性体に特有の「カイラルソリトン格子（ＣＳＬ）」と呼ばれるスピンの非線形位相構造（スピンテクスチャ）である。本研究では、次世代大容量省電力情報ストレージ技術との繋がりを見据え、「超低速ミュオンをプローブとするカイラル磁性結晶のダイナミクス探索」を通してミュオンが物質機能を探究する上で極めて重要なプローブであることを例示した。特に，有限サイズのカイラル磁性体におけるトポロジカルな磁化跳躍現象の発見が顕著な成果である．

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Topological magnetization jumps in a confined chiral soliton lattice (2014)
  • Author(s): J. Kishine, I. G. Bostrem, A. S. Ovchinnikov, and Vl. E. Sinitsyn
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 89 Issue: 1 Pages: 14419-14424
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.014419
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The effect of doping a molecular spin ladder with non-magnetic impurities (2013)
  • Author(s): S. Nishihara, X. Zhang, K. Kunishio, K. Inoue, XM. Ren, T. Akutagawa, J. Kishine, M. Fujisawa, A. Asakura, S. Okubo, H. Ohta, T. Nakamura
  • Journal Title: Dalton Transactions Volume: 42 Issue: 43 Pages: 15263-15266
  • DOI: 10.1039/c3dt52249k
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation of spin motive force in a soliton lattice (2013)
  • Author(s): A. S. Ovchinnikov, V. E. Sinitsyn, I. G. Bostrem and J. Kishine
  • Journal Title: Journal of Experimental and Theoretical Physics Volume: 116 Issue: 5 Pages: 791-795
  • DOI: 10.1134/s1063776113050221
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interlayer Magnetoresistance due to Chiral Soliton Lattice Formation in Hexagonal Chiral Magnet CrNb3S6 (2013)
  • Author(s): Togawa Y, Kousaka Y, Nishihara S, Inoue K, Akimitsu J, Ovchinnikov AS, Kishine J
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 111 Issue: 19 Pages: 197204-197208
  • DOI: 10.1103/physrevlett.111.197204
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Multiple spectra of electron spin resonance in chiral molecule-based magnets networked by a single chiral ligand (2013)
  • Author(s): M. Mito, T. Naga-no, K. Tsuruta, H. Deguchi, S. Takagi, J. Kishine, Y. Yoshida and K. Inoue
  • Journal Title: Journal of Applied Physics Volume: 114 Issue: 13 Pages: 133901-133905
  • DOI: 10.1063/1.4821245
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation of spin-motive force in the soliton lattice (2013)
  • Author(s): A. S. Ovchinnikov, Vl. E. Sinitsyn, I. G. Bostrem, J. Kishine
  • Journal Title: Journal of Experimental and Theoretical Physics Volume: 143 Pages: 1-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coherent sliding dynamics and spin motive force driven by crossed magnetic fields in chiral helimagnet (2012)
  • Author(s): Jun-ichiro Kishine, I. G. Bostrem, A. S. Ovchinnikov, and Vl. E. Sinitsyn
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 86 Issue: 21 Pages: 214426-214437
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.214426
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic diagnostics using the third-harmonic magnetic response for a molecule-based magnet networked by a single chiral ligand (2012)
  • Author(s): M.Mito, K.Iriguchi1, H. Degu chi, J.Kishine, Y.Yoshida, K.Inoue
  • Journal Title: Journal of Applied Physics Volume: 111 Issue: 10 Pages: 103914-103920
  • DOI: 10.1063/1.4721806
  • NAID: 120005198251
  • Peer Reviewed
• [Presentation] カイラル磁性体におけるソリトン格子の電気力学 (2013)
  • Author(s): 岸根順一郎
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 広島
• [Presentation] Magnetic textures and electron transport in chiral helimagnets (2012)
  • Author(s): Jun-icihro Kishine
  • Organizer: 19th International Conference on Magnetism
  • Place of Presentation: 釜山（韓国）
• [Presentation] 有限サイズカイラル磁性体における磁化のトポロジカル量子化
  • Author(s): 岸根順一郎，I. G. Bostrem，A. S. Ovchinnikov，Vl. E. Sinitsyn
  • Organizer: 日本物理学会 第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Invited
• [Presentation] カイラル磁性体スピンダイナミクスの実験検出についての理論
  • Author(s): 岸根順一郎，Alexander Ovchinnikov
  • Organizer: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
  • Invited