2016 Fiscal Year Annual Research Report
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15H03553
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
小椎八重 航 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 上級研究員 (20273253)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 道康 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究主幹 (30396519)
筒井 健二 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, 上席研究員(定常) (80291011)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 磁気skyrmion |
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| Outline of Annual Research Achievements |
計画次年度となる本年度の計画では，トポロジカルな磁気構造の生成，消去，転送の物理に十分な発展がみられた．重要な進展のひとつとして，本計画の中核をなす概念，磁気テクスチャの位相幾何学的な性質が織り成すBerry曲率の物理が挙げられる．磁気双極子の間の電磁気学的な相互作用は，いわゆるBloch磁壁を安定化する役割を担う．このBloch磁壁が閉じたとき，そこに出来上がる円柱磁区構造のトポロジーは磁気skyrmionに同相となる．この磁壁にネール磁壁が位相幾何学的な欠陥として入るとき，トポロジー価が磁気skyrmionと異なる円柱磁区構造が形成される．その重心の運動は，有効運動方程式であるThiele方程式により記述される．しかし本研究では，Thiele方程式で消除される磁気テクスチャのBerry曲率に着目し，その空間分布と実時間ダイナミクスが導く円柱磁区構造の重心運動の物理を明らかにした．すなわち，磁気テクスチャのBerry曲率の空間積分はトポロジー価を与え，このトポロジー価を持つ質点の運動方程式がThiele方程式に相当するが，Berry曲率が時間発展を持つ場合，Thiele方程式では記述できない磁気テクスチャの運動が導かれるのである．また，stochasticな磁気テクスチャの実時間ダイナミクスの理論を発展させることにより，磁気skyrmionが持つhelicity自由度の反転運動の物理を明らかにし，実験的な実証にも大きな寄与をもたらした．本年度の研究成果における，研究分担者の活躍も特筆に値する．その具体例として，磁気モーメントの実時間ダイナミクスにおける散乱機構の理論とその実験的実証研究，銅酸化物などにおけるスピン自由度の観測理論の発展，等が挙げられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究計画であった，理論的手法の確立，そしてこれを用いた磁気位相構造の時間発展の物理の研究が十分に進められた．研究成果は論文として出版され，また国際会議での招待講演としても研究成果を世界に向けて発信した．
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| Strategy for Future Research Activity |
本計画の特徴は，磁気テクスチャの基礎物理の展開にとどまらず，特に磁気skyrmionに代表される，トポロジカルな磁気テクスチャを用いた磁気デバイスの提案・研究を推進していくことにある．これまでに培ってきた理論により，我々は電流，磁場，電場，熱などによるskyrmion制御の基礎を築いてきた．これを用いて，今年度は，より現実的・具体的な磁気メモリーデバイスの設計までも研究の標的として積極的に計画を進めていく．
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[Journal Article] Magnetization dynamics and its scattering mechanism in thin CoFeB films with interfacial anisotropy2017
Author(s)
A. Okada, S. He, B. Gu, S. Kanai, A. Soumyanarayanan, S. T. Lim, M. Tran, M. Mori, S. Maekawa, F. Matsukura, H. Ohno, and C. Panagopoulos
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
Volume: Early Edition
Pages: 1-6
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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