2016 Fiscal Year Annual Research Report
Nonperturbative quantum effects in Dirac materials
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15H06023
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
荒木 康史 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (10757131)
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| Project Period (FY) |
2015-08-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 物性物理 / スピントロニクス / ディラック電子系 / トポロジカル絶縁体 / ワイル半金属 / 磁性 / 磁壁 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は前年度に引き続き、トポロジカル絶縁体やワイル半金属等の「ディラック電子系」において、電子のスピン-運動量相関の性質によりもたらされる新奇な磁気的性質を、素粒子・原子核物理の記述において用いられる「ゲージ理論」の概念を適用して議論した。その中で、以下の2つの事項に関して研究を行った。
(1) ディラック半金属における、磁化構造の安定性の解明：前年の研究の続きとして、電子スピンによって媒介される磁気モーメント間の有効相互作用を元に、トポロジカル半金属の一種であるディラック半金属中での磁化構造のエネルギー的安定性に関して議論を行った。その結果、スピン-運動量ロッキングによって磁化の相関は異方的となり、これにより特異な構造を持つ励起状態が現れやすいことを示した。この成果はPhysical Review B誌に論文として発表し、国際会議にて発表を行った。
(2) 磁性ワイル半金属における、磁壁の性質の解明：磁性体における磁化の領域（磁区）の境界となる「磁壁」は近年、情報の担い手としてメモリーやトランジスタ等の回路素子へのスピントロニクス的応用が期待されている。我々の研究では、ワイル半金属が磁性を持つ場合を考え、その磁化が磁壁を構成している場合に実現されうる磁壁の性質に関して解明を試みた。その結果、磁壁に局在した電子状態が解析的手法により明らかになり、この局在状態は磁壁における局在電荷に寄与することが示された。すなわち通常の磁性体と異なり、ワイル半金属における磁壁は“帯電”することが明らかになった。これは磁壁が電気的に（外部電場等により）操作できることを示唆しており、効率的な磁壁操作手法として実験的検証・応用が期待されるものである。この成果はPhysical Review B誌に論文として発表し、また国際会議にて発表を行った。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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