2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study of asymmetric spin-orbit interaction on chiral magnets using polarization analzed small-angle neutron scattering
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17H02815
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| Research Institution | 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発 |
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Principal Investigator |
大石 一城 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 副主任研究員 (60414611)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大原 繁男 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60262953)
高阪 勇輔 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任助教 (60406832)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 量子ビーム / 磁性 / 磁気構造 / カイラリティ / カイラル磁性体 / 中性子散乱 / 偏極中性子 / 中性子小角散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
空間反転中心と鏡映面をもたない結晶にはカイラル性が生じ、右手系結晶と左手系結晶が得られる。そのようなカイラル結晶では、磁気モーメントは左右いずれかに巻いたカイラルらせん磁気構造となり、その利用は、スピン・オービトロニクスの中心テーマである。一方、カイラル結晶の例は少なく、その源である反対称スピン軌道相互作用の基礎研究は進んでいない。本研究では、カイラル磁性体の物質開発を行うとともに、元素置換及び圧力印加によりカイラル磁性体の電子状態を制御しながら磁気カイラリティを観測する多重極端条件下の中性子実験装置を開発し、反対称スピン軌道相互作用の微視的解明とその制御を行うことを目的とする。
上記目的達成のため、主にJ-PARC MLFに設置されている中性子小角・広角散乱実験装置TAIKANで、「偏極スピン解析装置の開発」、「ヘリウム3冷凍機の開発」を行い、小角偏極中性子解析実験環境の整備を進めた。「偏極スピン解析装置の開発」では、実験に必要な機器の準備を進め、偏極回折実験機器の評価に必要な単結晶試料育成を行った。「ヘリウム3冷凍機の開発」では、既存の4T超伝導マグネットと組合せて利用するヘリウム3冷凍機を製作し、実験到達温度を今までの2 Kから0.3 Kまで拡充した。また、ヘリウム3冷凍機のコミッショニングを兼ねて4f電子系カイラル磁性体単結晶の予備実験を開始した。「物質創製」においては、4f電子系カイラル磁性体YbNi3Al9関連物質であるRNi3X9 (R = ランタノイド; X = Al, Ga)を中心に新たな単結晶試料育成に成功し、無機キラル結晶の不斉合成方法の開発に着手した。また、3d電子系物質においても、新奇カイラル磁性体単結晶試料育成に成功した。これらの単結晶試料を用いた実験のため、来年度TAIKANのビームタイムを確保しており、今後、様々な物質について実験を開始する。
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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
装置開発については、偏極スピン解析装置及びヘリウム3冷凍機の開発を実施でき、本年度の実績により、偏極中性子解析実験を0.3 Kまでの低温で実施する実験環境を実現した。また、4f電子系及び3d電子系カイラル磁性体の新奇物質単結晶育成に成功し、カイラル磁性体における反対称スピン軌道相互作用解明実験のための準備が整った。更に、今年度ヘリウム3冷凍機を用いて4f電子系物質による予備実験を開始していることから、おおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、本年度製作したヘリウム3冷凍機を用いて、単結晶育成に成功した新奇カイラル磁性体の磁気構造及びカイラルらせん磁気秩序の伝搬ベクトルを測定する。また、偏極解析実験環境のコミッショニングを行い、上記ヘリウム3冷凍機と組み合わせて偏極解析実験が行える環境を実現する。また、三角格子カイラル磁性体CsCuCl3の高磁場・圧力下で観測される磁気異常解明のため、中性子回折実験を行い、反対称スピン軌道相互作用の解明を目指す。
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Research Products
(53 results)
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[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ESR2018
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
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[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
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[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
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[Presentation] マイクロ波領域におけるCsCuCl3の磁気キラル二色性II2018
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
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[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
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[Presentation] 極性キラル磁性体Ni2InSbO6の磁気構造2017
Author(s)
荒木勇介, 佐藤樹, 藤間友理, 阿部伸行, 徳永将史, 木村尚次郎, 森川大輔,Ukleev Victor, 山崎裕一, 田端千紘, 中尾裕則, 村上洋一, 佐賀山基, 大石一城,徳永祐介, 有馬孝尚
Organizer
日本物理学会2017年秋季大会
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[Presentation] Proper-screw type helimagnetism in a chiral polar magnet Ni2InSbO6 probed by soft X-ray and neutron magnetic scattering2017
Author(s)
Yusuke Araki, Tatsuki Sato, Yuri Fujima, Nobuyuki Abe, Masashi Tokunaga, Shojiro Kimura, Daisuke Morikawa, Victor Ukleev, Yuichi Yamazaki, Chihiro Tabata, Hironori Nakao, Yoichi Murakami, Hajime Sagayama, Kazuki Ohishi, Yusuke Tokunaga, Taka-hisa Arima
Organizer
The 9th APCTP Workshop on Multiferroics
Int'l Joint Research
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[Presentation] Uniaxial-stress control of spin-driven ferroelectricity, magnetization and magnetic skyrmions2017
Author(s)
T. Nakajima, Y. Tokunaga, V. Kocsis, S. Seki, V. Ukleev, H. Oike, F. Kagawa, K. Ohishi, K. Kakurai, Y. Taguchi, Y. Tokura,and T. Arima
Organizer
The 9th APCTP Workshop on Multiferroics
Int'l Joint Research
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[Presentation] Magneto-chiral dichoism of a chiral helimagnet CsCuCl32017
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
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[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
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[Presentation] 三角格子反強磁性体CsCuCl3の圧力下THz-ESR測定III2017
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
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