2019 Fiscal Year Annual Research Report
Validation of universality of glass in therms of electrons
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18K13510
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
佐藤 拓朗 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 特別研究員 (60803749)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ノイズ測定 / 非平衡相転移 / 磁気スキルミオン / マグネタイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、有機強相関電子系において近年観測された電子自由度のガラス状態に着想を得て、無機系初の電子ガラス相を探索し、有機・無機の枠を超えた包括的な電子ガラス研究を目指すものであった。初年度は、無機電子ガラス相の候補物質として、3次元フラストレート系であるスピネル物質、具体的には電荷秩序物質マグネタイトFe3O4に着目し、電気抵抗および磁化測定からガラス的挙動の有無を調べた。しかし、Fe3O4バルク試料では、0.1-10 K/minの冷却速度範囲では、120 K付近のVerwey 転移と呼ばれる絶縁化が安定に発生することが確認された。バルク試料では、急冷によって、電子自由度の結晶化転移が妨げられないことを意味している。そこで、次のステップとして、冷却効率を飛躍的に上昇させ、かつ結晶化の核形成頻度を下げることを目的とし、収束イオンビームを用いて、Fe3O4の微小デバイスを作成し、同様の実験を試みた。しかし、デバイス加工の際に有意な乱れが混入してしまったためか、徐冷条件下において、バルク試料の輸送特性が再現されなかった。
そこで、最終年度では、対象物質を、Fe3O4から磁気スキルミオン系を切り替え、本研究課題において立ち上げたノイズ測定をスキルミオン系に初めて適用した。その結果、電流駆動されたスキルミオンが、狭帯域雑音と呼ばれる特徴的なノイズスペクトルを発生することを、世界で初めて実証することに成功した。狭帯域雑音は、系が動的に結晶相を形成し、非平衡相転移したことを強く示唆する結果である。当初の目的とは異なるが、本研究課題によって有意義な成果を上げることができたと考えている。
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