2019 Fiscal Year Annual Research Report
Critical fluctuations in topological transitions of spin structures and their application to high efficiency thermoelectric conversion
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18K13497
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
金澤 直也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (10734593)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | スキルミオン / ヘッジホッグ / トポロジカル相転移 / 小角中性子散乱 / キラル磁性体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的はスピン構造のトポロジカル相転移を制御し、その時に現れる強い臨界ゆらぎの効果を利用した巨大物性の実現とその機構の解明である。前年度においてキラル磁性体Mn(Si,Ge)を開拓し、それにおける新しいヘッジホッグ格子とそのトポロジカル相転移を観測した。特にトポロジカル相転移に伴いトポロジカルホール効果といった伝導現象に巨大な変化を観測できた。このように前年度までに研究目標を達成できていた。本年度はこれを踏まえ、ヘッジホッグ格子の構造相転移の外場制御を目指した。高圧合成法や分子線エピタキシー法を駆使することによって、MnGeの単結晶バルク・薄膜の合成に初めて成功した。これらに対して小角中性子散乱実験やホール伝導測定を行うことによって、ヘッジホッグ格子変形が磁場で精密に制御できることを明らかにできた。また、本研究で扱っているキラル結晶がどのような結晶ドメインを形成してシリコン基板上に薄膜成長しているのかを透過型電子顕微鏡を用いた共同研究を通して解明し、Physical Review Materials誌に論文として出版している。今後はこれらの結果に基づいてトポロジカル相転移特有の伝導現象を開拓し論文としてまとめる。
さらに、一連の研究を含めた総説論文をApplied Physics Letters誌より出版し、様々なトポロジカル磁気構造とそれらの間の相転移がもたらす電気・熱輸送特性の機能性を紹介できた。
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