2018 Fiscal Year Research-status Report
Symmetry analysis of spin-dependnet electric dipole and its application to magnetoelectric effects
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17K05516
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
松本 正茂 静岡大学, 理学部, 教授 (20281058)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古賀 幹人 静岡大学, 教育学部, 教授 (40324321)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電気磁気効果 / スピンダイマー / ベクトルスピンカイラリティー / 電子スピン共鳴 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの研究において分類されたスピンに依存する電気双極子について、その成果を具体的な物質へ応用する研究を実施した。具体的には、実験グループと共同で、スピンダイマー系物質TlCuCl3における電場励起の電子スピン共鳴（ESR）の研究をおこなった。TlCuCl3では、非秩序相において、ESRでは本来は禁止される励起（禁止遷移）が観測されていた。これは、ジャロシンスキー・守谷相互作用などの対称性を破る弱い磁気異方性のために起こると考えられていた。これに対して、電磁波の電場成分によって遷移が引き起こされている可能性を探った。この物質では、２つのスピンが強く結合している。その中心には空間反転対称性があり、その場合には、反対称的なスピン積で定義されるベクトルスピンカイラリティーによって、２つのスピンから電気双極子が誘起される。スピンによる電気双極子が存在するため、スピン系であるが、電磁波の電場成分との結合が可能となる。ESRについて、物質の具体的な対称性に基づき、ベクトルスピンカイラリティーによる光吸収の選択則を導入し、実験結果と整合していることを確認した。これにより、スピンダイマー系において、ベクトルスピンカイラリティーによる電場励起のESRが、初めて確認された。
上記の研究の他に、電気磁気効果を示すマルチフェロイクス物質Ba2CoGe2O7の中性子散乱の実験において、磁気励起の偏極を詳しく調べる研究を、実験グループと共同でおこなった。また、研究分担者との共同研究として、三角形三重量子ドットにおいて、反対称スピン軌道相互作用によって、量子ドットのスピンと電荷が制御できることを、ミクロな計算に基づいて示した。
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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
研究計画のように、電気磁気効果の基礎理論を、具体的なスピンダイマー系磁性体TlCuCl3へ応用し、東北大学・東京工業大学・大阪大学の実験グループと共同で、電子スピン共鳴では、ベクトルスピンカイラリティーで記述される電気双極子を通じて、電磁波の電場成分によって遷移が生じていることを確認することができた。また、他のマルチフェルイクス物質Ba2CoGe2O7や三角形三重量子ドットにおいて、電気磁気効果と関連した研究もおこなうことができた。
以上のように、当初の計画の沿ったかたちで研究が進捗しており、本研究は、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
電気磁気効果が生じる多くの物質では、空間反転対称性が破れた状態が実現されている。このような対称性の低下があると、それにともなって、非相反なマグノン励起が存在することが、近年注目を集めている。このような状況の中、電気磁気効果の研究で用いた方法を応用し、非相反なマグノン伝搬について研究を進める計画である。
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| Causes of Carryover |
２０１９年度と２０２０年度において、強相関電子系に関する国際会議と、低温物理学に関する国際会議が開催される。本研究で得られた成果を、そららの国際会議において発表する計画であり、そのための予算を次年度以降に残しておくこととした。
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Research Products
(9 results)
