2016 Fiscal Year Research-status Report
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15K17726
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
川口 由紀 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00456261)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 冷却原子気体 / 磁気スキルミオン / トポロジカル構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[1] ボース・フェルミ混合気体における磁化秩序形成のダイナミクスを調べた。光格子中の原子気体では隣り合うサイト間に働く相互作用が非常に弱い。しかし、一様なフェルミ気体中でボース原子を光格子に導入すると、フェルミ粒子との相互作用を介して隣り合うサイト間に反強磁性相互作用が生じる。本研究では、光格子が三角格子やカゴメ格子のようにフラストレーションをもつ場合に、長距離秩序は発達せず、コヒーレンス長が有限の準安定状態がロバストに出現することを数値的に発見した。
[2] トポロジカル絶縁体(TI)表面で光により誘起されるスピン密度、スピン流を計算した。TI表面ではスピンと運動量が強く結合をしているため、光の電場によって電流が誘起されると、それに伴ってスピン密度も誘起される。特に、軌道角運動量をもった光では、電場強度が空間的に大きく変化するため、特異な空間分布をするスピン密度が誘起されることがわかった。
[3] カイラル磁性体において、孤立した２つの磁気スキルミオン間に働く相互作用について調べた。まず、カイラル磁性体の連続体模型においては、スキルミオン間に斥力しか働かないことを解析的に示した。有効モデルとして、電子との相互作用等から来る一般的なポテンシャルの元での相互作用を評価すると、ポテンシャルが短距離的かつ単独のスキルミオンが回転対称性を保つ場合には相互作用に寄与しないことがわかった。今後は長距離相互作用および回転対称性を壊す相互作用について検討する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年の推進方針で述べた原子気体系における運動量空間のトポロジーについては、研究が少し滞っている。具体的には、トポロジカル数が定義できても観測に結びつかない場合や、定義を拡張しないとトポロジカル数が求められないといった結果が得られ、統括的に理解できていない状況にある。一方、磁気スキルミオンの相互作用については、予定通りに進んでいる。また、当初の予定にはなかったトポロジカル絶縁体に関する研究で論文を出版し、総合的にみると、おおむね順調に進展していると思われる。
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| Strategy for Future Research Activity |
[1] 原子気体系における運動量空間のトポロジーに関しては、具体な模型をいくつか数値的に調べ、その結果よりトポロジカル数の拡張を考える。特に、系の対称性（PT対称性）と端状態や不安定モードの関連性を明らかにする。
[2] 磁気スキルミオンの相互作用については、長距離相互作用および回転対称性を壊す相互作用まで考慮して、より一般的に相互作用を求め、論文にまとめる。
[3] スピン軌道結合が顕著な系として、トポロジカル絶縁体の表面状態における輸送現象を新しく研究対象に加える。特に、超伝導体やスキルミオンとの接合系において、状態密度等を計算し、空間的な構造（接合界面、磁化の空間変化）による輸送現象の特徴を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
他の予算を獲得し、そちらの研究に関する出張が多かったため、本研究に関する出張が少なくなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
成果発表旅費に用いる。研究の進行具合によっては、集中的に研究を行うため人件費に用いる。
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