2020 Fiscal Year Annual Research Report
Topological properties of Floquet magnon under high frequency electric field
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18J21985
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
廣澤 智紀 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 磁性スカーミオン / マグノン / トポロジカル物性 / フロケ理論 / マルチフェロイクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の成果は主に三つの内容に分けられる。第一の内容として、単一のスカーミオンを重ね合わせた二層のスカーミオンにおけるトポロジカル電荷双極子によるスピン波放射を議論した。我々はスカーミオンの回転モードの向きがトポロジカル電荷によって異なることを利用し、逆符号のトポロジカル電荷を持つスカーミオンとアンチスカーミオンの重ね合わせによってスピン波を増強できることを明らかにした。
第二に、円偏光のテラヘルツレーザーを用いた実空間と波数空間におけるトポロジカル構造の制御の理論的な研究を行った。磁性スカーミオンが安定化するマルチフェロイクス絶縁体に着目し、電気磁気効果によりスカーミオンがレーザーにより駆動される新奇のメカニズムを見つけた。スカーミオンの駆動速度はレーザーの振動数や電磁場の強度により制御可能で、その駆動の方向は円偏光のカイラリティによって決まる。また、レーザー下の古典スピン系でフロケマグノンを定式化し、円偏光レーザーが作る有効磁場によって起きる超高速トポロジカル相転移を明らかにした。これらの成果は現状利用可能なテラヘルツレーザーで実現可能である。
第三に、アンチスカーミオン結晶におけるマグノンの四重極モーメントとコーナー状態の理論的な研究を行った。電子系の拡張としてマグノンの四重極モーメントを新たに定義し、アンチスカーミオン結晶が対称性により保護された非自明な四重極モーメントを持つマグノン高次トポロジカル絶縁体であることを明らかにした。また、古典モンテカルロ法により有限系の古典スピン基底状態を求めたところ、低磁場で半月型のアンチスカーミオン（分数アンチスカーミオン）が端に安定化することで有限系でも対称性が守られ、その結果としてバルクの四重極モーメントに起因するマグノンのコーナー状態が現れることを示した。
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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