Optical control of asymmetry in inorganic solids with angular-momentum transfer

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H03680
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 大隅 寛幸 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学総合研究センター, 専任研究員 (90360825)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高阪 勇輔 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任助教 (60406832)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 不斉制御 / 結晶成長

Outline of Annual Research Achievements

B20型遷移金属化合物Fe1-xCoxSiに軌道角運動量を持つラゲールガウスビームを照射し、溶融再凝固が生じた箇所近辺を放射光Ｘ線イメージングすることにより、光角運動量移行が結晶カイラリティに与える影響の可視化に取り組んだ。左右円偏光反転比の測定精度向上により、レーザーパルス照射痕周辺の結晶カイラリティの変化を捉えることに成功した。同一結晶粒に左右双方のラゲールガウスビームが同様の変化を生じるなど、この物質の再凝固層の結晶カイラリティは光角運動量の向きだけでは決まらないことが明らかになった。一方、浮遊帯域法を用いて結晶カイラリティを単一化したx=0, 0.5, 1の大型単結晶の育成が可能になった。
らせん状の原子変位モードが凍結して構造相転移を起こすCsCuCl3に関しては、このソフトフォノンを不斉励起することにより結晶カイラリティが転換できると考え、ラゲールガウスビームの照射条件の探索を進めた。レーザーエッチングにより脆弱結晶の極薄板試料作製を実現し、透過型偏光顕微鏡によるカイラリティドメインの観察を可能にした。照射フルエンスと試料温度を変えた測定を多数行い、試料の損傷閾値以下のフルエンスでは構造相転移温度の直上・直下（1 K以内）でも、レーザーパルス照射位置近傍に結晶カイラリティの変化は観測されないことが明らかになった。水溶液からのCsCuCl3の結晶化に関しては、過飽和状態を実現する温度濃度条件を探索し相図を完成させた。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Nonlinear magnetic responses at the phase boundaries around both the helimagnetic and skyrmion lattice phases in MnSi: Evaluation of robustness of non-collinear spin texture (2018)
  • Author(s): K. Tsuruta, M. Mito, H. Deguchi, J. Kishine, Y. Kousaka, J. Akimitsu, and K. Inoue
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 97 Pages: 094411/1-11
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.97.094411
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Geometrical protection of topological magnetic solitons in micro-processed chiral magnets (2018)
  • Author(s): M. Mito, H. Ohsumi, K. Tsuruta, Y. Kotani, T. Nakamura, Y. Togawa, M. Shinozaki, Y. Kato, J. Kishine, J. Ohe, Y. Kousaka, J. Akimitsu, and K. Inoue
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 97 Pages: 024408/1-10
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.97.024408
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Monochiral helimagnetism in homochiral crystals of CsCuCl3 (2017)
  • Author(s): Y. Kousaka, T. Koyama, K. Ohishi, K. Kakurai, V. Hutanu, H. Ohsumi, T. Arima, A. Tokuda, M. Suzuki, N. Kawamura, A. Nakao, T. Hanashima, J. Suzuki, J. Campo, Y. Miyamoto, A. Sera, K. Inoue, and J. Akimitsu
  • Journal Title: Phys. Rev. Mater. Volume: 1 Pages: 071402(R)/1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.1.071402
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Chiral Soliton Lattice Formation in Monoaxial Helimagnet Yb(Ni1-xCux)3Al9 (2017)
  • Author(s): T. Matsumura, Y. Kita, K. Kubo, Y. Yoshikawa, S. Michimura, T. Inami, Y. Kousaka, K. Inoue, and S. Ohara
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn. Volume: 86 Pages: 124702/1-12
  • DOI: 10.7566/JPSJ.86.124702
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magneto-chiral dichroism of CsCuCl3 (2017)
  • Author(s): N. Nakagawa, N. Abe, S. Toyoda, S. Kimura, J. Zaccaro, I. Gautier-Luneau, D. Luneau, Y. Kousaka, A. Sera, M. Sera, K. Inoue, J. Akimitsu, Y. Tokunaga, and T. Arima
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 96 Pages: 121102(R)/1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.96.121102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pressure-induced quantum phase transitions in the 1/2 triangular lattice antiferromagnet CsCuCl3 (2017)
  • Author(s): A. Sera, Y. Kousaka, J. Akimitsu, M. Sera, and K. Inoue
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 96 Pages: 014419/1-12
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.96.014419
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nucleation, instability, and discontinuous phase transitions in monoaxial helimagnets with oblique fields (2017)
  • Author(s): V. Laliena, J. Campo, and Y. Kousaka
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 95 Pages: 224410/1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.95.224410
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Pressure induced 1/3 plateau in triangular lattice chiral antiferromagnet CsCuCl3 (2018)
  • Author(s): Y. Kousaka, A. Sera, J. Akimitsu, M. Sera, and K. Inoue
  • Organizer: Perspectives for Science at Extreme Conditions using Neutron Scattering
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 無機キラル磁性体における不斉結晶育成手法の確立 (2018)
  • Author(s): 髙阪勇輔
  • Organizer: 「J-Physics: 多極子伝導系の物理」トピカルミーティング どう創る？: キラル磁性と拡張多極子
  • Invited
• [Presentation] Crystal chirality versus magnetic chirality in CsCuCl3 determined by Neutron Polarization Analysis (2018)
  • Author(s): V. Hutanu, Y. Kousaka, K. Ohishi, K. Kakurai, G. Roth
  • Organizer: 26th Annual Meeting of the German Crystallographic Society (DGK)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 三角格子反強磁性体CsCuCl3のプラトー領域における圧力下強磁場ESR (2018)
  • Author(s): 櫻井敬博, 大木瑛登, 石村謙斗, 岡本翔, 高橋英幸, 肘井敬吾, 大道英二, 大久保晋, 太田仁, 上床美也, 田中秀数, 世良文香, 高阪勇輔, 秋光純, 世良正文, 井上克也
  • Organizer: 日本物理学会2018年年次大会
• [Presentation] 角度分解光電子分光と第一原理計算を用いた層状強磁性V1/3NbS2の電子構造の研究 (2018)
  • Author(s): 吉田訓, 松下雄一郎, 岩田潤一, 厳正輝, 坂野昌人, 下志万貴博, 堀場弘司, 小野寛太, 組頭広志, 長鶴徳彦, 高阪勇輔, 井上克也, 秋光純, 石坂香子
  • Organizer: 日本物理学会2018年年次大会
• [Presentation] 磁気円二色性によるキラル磁性体CrNb3S6の元素選択磁気測定 (2018)
  • Author(s): 美藤正樹, 大隅寛幸, 鶴田一樹, 小谷佳範, 中村哲也, 戸川欣彦, 篠嵜美沙子, 加藤雄介, 岸根順一郎, 大江純一郎, 高阪勇輔, 秋光純, 井上克也
  • Organizer: 日本物理学会2018年年次大会
• [Presentation] マイクロ波領域におけるCsCuCl3の磁気キラル二色性II (2018)
  • Author(s): 中川直己, 阿部伸行, 木村尚次郎, Julien Zaccaro, Isabelle Gautier-Luneau, Dominique Luneau, 高阪勇輔, 井上克也, 秋光純, 徳永祐介, 有馬孝尚
  • Organizer: 日本物理学会2018年年次大会
• [Presentation] CrNb3S6のカイラルソリトン格子相におけるスパイク状ESRシグナルの観測 (2018)
  • Author(s): 澤田祐也, 吉澤大智, 高阪勇輔, 秋光純, 岸根順一郎, 戸川欣彦, 美藤正樹, 井上克也, 中野岳仁, 野末泰夫, 萩原政幸
  • Organizer: 日本物理学会2018年年次大会
• [Presentation] 可視光光渦照射によるカイラル結晶の溶融再凝固現象 (2017)
  • Author(s): 大隅寛幸
  • Organizer: 「光渦と原子分子・物質系の相互作用」研究会
  • Invited
• [Presentation] 走査型Ｘ線顕微鏡の磁気構造物性研究への応用 (2017)
  • Author(s): 大隅寛幸
  • Organizer: 東北大金研WS「放射光物質構造科学への新展開：Ｘ線吸収共鳴現象」
  • Invited
• [Presentation] 走査型X線顕微鏡によるB20型不斉結晶のカイラリティドメイン観察 (2017)
  • Author(s): 大隅寛幸, 田中義人, 長谷川尊之, 木村彩人, 髙阪勇輔
  • Organizer: 第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
• [Presentation] Progress of crystal growth in chiral magnetic compounds (2017)
  • Author(s): Y. Kousaka
  • Organizer: JSPS Core-to-Core Program 2017 “A Consortium to Exploit Spin Chirality in Advanced Materials”
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Homo-chiral crystallization and mono-chiral helimagnetism in inorganic chiral magnetic materials (2017)
  • Author(s): Y. Kousaka
  • Organizer: Seminario en el Instituto de Ciencia de Materiales de Aragon
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Homo-chiral crystallization in inorganic chiral magnetic compounds (2017)
  • Author(s): Y. Kousaka
  • Organizer: Core-to-core Progress Meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Spiked structures on ESR signals of the chiral helimagnet CrNb3S6 (2017)
  • Author(s): M. Hagiwara, D. Yoshizawa, Y. Kousaka, J. Kishine, Y. Togawa, M. Mito, K. Inoue, J. Akimitsu, T. Nakano, and Y. Nozue
  • Organizer: International Workshop “Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and Exotic Spin Structures” (DMI2017)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Nucleation, Instability and discountinuos phase transitions in the monoaxial helimagnet with oblique fields (2017)
  • Author(s): V. Laliena, J. Campo and Y. Kousaka
  • Organizer: International Workshop “Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and Exotic Spin Structures” (DMI2017)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Magneto-chiral dichoism of a chiral helimagnet CsCuCl3 (2017)
  • Author(s): N. Nakagawa, N. Abe, S. Toyoda, S. Kimura, J. Zaccaro, I. Gautier-Luneau, D. Luneau, Y. Kousaka, A. Sera, M. Sera, K. Inoue, J. Akimitsu, Y. Tokunaga, and T. Arima
  • Organizer: The 9th APCTP Workshop on Multiferroics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Peculiar magnetic-field response of chiral soliton lattice in CrNb3S6 (2017)
  • Author(s): T. Honda, Y. Yamasaki, H. Nakao, Y. Murakami, T. Ogura, Y. Kousaka, and J. Akimitsu
  • Organizer: The 9th APCTP Workshop on Multiferroics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of dynamic strain in magnetic superlattice of monoaxial chiral magnet (2017)
  • Author(s): K. Tsuruta, M. Mito, Y. Togawa, Y. Kousaka, J. Akimitsu, and K. Inoue
  • Organizer: 28th International Conference on Low Temperature Physics (LT28)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Neutron diffraction study of antiferromagnetic ErNi3Ga9 in magnetic fields (2017)
  • Author(s): H. Ninomiya, Y. Matsumoto, T. Moyoshi, A. Nakao, K. Ohishi, Y. Kousaka, J. Akimitsu, S. Ohara
  • Organizer: International Conference on Strongly Correlated Electron Systems (SCES2017)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] スピネル化合物MnCr2O4における新規磁気秩序相の発見 (2017)
  • Author(s): 十島彩樺, 世良文香, 西原禎文, 井上克也, 髙阪勇輔, 秋光純, 本田孝志, 大友季哉
  • Organizer: 日本中性子科学会 第17回年会
• [Presentation] キラル反強磁性体CsCuCl3の熱輸送測定 (2017)
  • Author(s): 赤澤仁寿, 土岐勇人, 杉井かおり, 下澤雅明, 山下穣, 髙阪勇輔, 秋光純, 井上克也, J. Zaccaro, I. Gautier-Luneau, D. Luneau
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] 三角格子反強磁性体CsCuCl3の圧力下THz-ESR測定III (2017)
  • Author(s): 櫻井敬博, 大木瑛登, 肘井敬吾, 大久保晋, 太田仁, 上床美也, 田中秀数, 世良文香, 髙阪勇輔, 秋光純, 世良正文, 井上克也
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] S=1/2三角格子反強磁性体CsCuCl3の圧力誘起新奇磁気秩序相 (2017)
  • Author(s): 世良文香, 髙阪勇輔, 秋光純, 世良正文, 井上克也
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] キラル磁性体Cr1/3NbS2のサブミリサイズ単結晶における磁化過程のサイズ・形状効果 (2017)
  • Author(s): 大隈理央, 中村奈緒美, 田中将嗣, 美藤正樹, 鶴田一樹, 篠嵜美沙子, 加藤雄介, 髙阪勇輔, 秋光純, 井上克也
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会
• [Presentation] カイラル磁性体への光渦照射効果の走査型Ｘ線顕微鏡観察 (2017)
  • Author(s): 大隅寛幸, 髙阪勇輔, 田中義人, 長谷川尊之, 木村彩人
  • Organizer: 日本物理学会2017年秋季大会